專利名稱：一種氣體加速裝置和高能束焊接用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及高能束焊接領(lǐng)域，具體涉及一種氣體加速裝置和高能束焊接用裝置。
背景技術(shù)：
高能束焊接是一種高質(zhì)量、高精度、高速度的新型焊接方法，高能束焊接包括激光焊接、電子束焊接、等離子弧焊接等。其具有速度快、深度大、變形小、能量密度大可焊接難熔材料、可進(jìn)行微型焊接、可實現(xiàn)非接觸遠(yuǎn)距離焊接、靈活性大等等特點，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造的各個領(lǐng)域。在高能束焊接過程中極易產(chǎn)生以下問題·Λ.焊接過程中產(chǎn)生的金屬飛濺物和揮發(fā)煙氣對光學(xué)聚焦透鏡或電磁透鏡的污染和物理破壞，從而導(dǎo)致焊接功率下降和焊接焦點偏移，造成焊接質(zhì)量不可靠的問題。B.由于鏡片的被污染和損壞，其更換鏡片所帶來的低加工效率和高加工成本的問題。為保護光學(xué)系統(tǒng)元件不受污染，通常在高能束出射頭下布置一個氣體加速裝置將飛濺物和煙氣吹除。目前的高能束焊接所用的氣體加速裝置的設(shè)計通常采用直管或窄縫形式的噴嘴結(jié)構(gòu)，需要很多氣管并排吹氣才能覆蓋需要吹氣的范圍要求，對工業(yè)氣體的消耗較大，且在大功率焊接時，產(chǎn)生的飛濺物和煙氣較多，目前的結(jié)構(gòu)不能很好的滿足要求。
實用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供了一種氣體加速裝置和高能束焊接裝置，能夠解決高能束焊接中金屬飛濺物和揮發(fā)煙氣對光學(xué)聚焦透鏡或電磁透鏡的污染和物理破壞，減少鏡片的更換次數(shù)。本實用新型提供的氣體加速裝置和高能束焊接裝置包括一種氣體加速裝置，所述氣體加速裝置至少包括兩個用于加速氣體的加速腔，所述加速腔包括內(nèi)底面和內(nèi)頂面，所述加速腔從左到右依次包括平行入口段、收縮段、喉部、 膨脹段和平行出口段。所述內(nèi)底面和內(nèi)頂面可以均是直線面。所述內(nèi)底面是直線面，所述內(nèi)頂面也可以由直線面和拉法爾函數(shù)模擬曲面組成。其中，所述氣體加速裝置包括兩個加速腔，所述的兩個加速腔沿所述內(nèi)底面對稱；所述加速腔具有可分離的加速腔側(cè)壁，所述加速腔側(cè)壁和所述加速腔腔體之間具有用于提高氣密性的密封件；所述的兩個加速腔是一體成型的；所述的兩個加速腔是用螺紋配合、焊接或是膠接的方式組裝在一起的；上述所述的任意氣體加速裝置還包括一個分別控制多個加速腔通氣和斷氣的開
關(guān)裝置。一種高能束焊接用裝置，包括焊接頭，在該高能束焊接用裝置的焊接頭側(cè)下方設(shè)有上述任意一項所述的氣體加速裝置。
3[0018]本實用新型實施例提供的氣體加速裝置采用多個加速腔結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過此多腔結(jié)構(gòu)的氣體加速裝置的氣流的速度得到很大的提升，從而得到高速氣流，特別適用于大功率高能束焊接。并且本實用新型的氣體加速裝置還提供了一種可分別控制多個加速腔通氣和斷氣的開關(guān)裝置，可以使多腔根據(jù)需要同時工作或是單獨工作，節(jié)約氣源，使控制加速腔工作靈活方便。本實用新型實施例提供的高能束焊接裝置采用上述氣體加速裝置后幾乎可以完全抑制高能束焊接時產(chǎn)生的熔化金屬飛濺物和揮發(fā)煙氣拋射至光學(xué)聚焦透鏡或電磁透鏡， 避免飛濺物導(dǎo)致焊接功率下降和焊接焦點偏移，造成焊接質(zhì)量不可靠。同時也就減少了鏡片的污染和損壞，延緩鏡片的使用壽命，使其更換鏡片的頻率大大降低，從而大大提高工作效率和大大降低加工成本。
為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實用新型實施例的一種氣體加速裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型實施例的一種高能束焊接用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。實施例一、一種氣體加速裝置，如圖1所示，所述氣體加速裝置至少包括兩個用于加速氣體的加速腔110。所述加速腔110包括內(nèi)底面和內(nèi)頂面，內(nèi)底面是直線面，內(nèi)頂面由直線面和模擬的拉法爾函數(shù)曲面組成，所述加速腔從左到右依次包括平行入口段101、收縮段102、喉部 103、膨脹段104和平行出口段105。在收縮段102，沿流向腔體橫截面的減小會使流速不斷增大而壓強不斷減小，在喉部103，隨后在膨脹段中，氣流膨脹減壓加速并形成高速氣流。由于在高能束焊接過程中需要得到的是有一定寬度的氣流，且氣流影響范圍不能太大，因為在氣源壓力和進(jìn)氣流量不變的情況下，寬度越寬就意味著出口流速越低，故在膨脹段后設(shè)置平行出口段105，可以控制氣流的寬度。所述平行出口段105的末端為出氣口 106。所述平行出口段105可以是長方體、圓柱體，所述出氣口 106可以是正方形、長方形、圓形等，均不構(gòu)成對本實用新型的限制，出氣口的寬度需根據(jù)所需吹氣保護的寬度范圍設(shè)定，也不構(gòu)成對本實用新型的限制。多個加速腔的出氣口的相隔距離根據(jù)實踐中的具體需要設(shè)置，但也不宜太遠(yuǎn)或太近，隔得太近，在吹氣保護范圍內(nèi)，多股高速氣流會因產(chǎn)生的切向分量互相干擾，造成流速下降；隔得太遠(yuǎn)，加速腔的結(jié)構(gòu)會很大，而安裝空間是有限的，此項不構(gòu)成對本實用新型的限制。本實施例中的氣體加速裝置可以包括兩個加速腔，所述的兩個加速腔可以沿內(nèi)底
4面對稱。這兩個加速腔可以是一體成型，也可以是兩個分離的單腔，然后再將其對稱安裝在一起，可以采用螺紋配合、焊接或是膠接的方式組裝在一起。加速腔的組配方式不構(gòu)成對本實用新型的限制。本實施例的氣體加速裝置還可以包括三個加速腔。這三個加速腔可以是一體成型，也可以是三個分離的單腔，然后再將其安裝在一起，可以采用螺紋配合、焊接或是膠接的方式組裝在一起，三個加速腔可以是并列的上中下結(jié)構(gòu)，其中上下兩個加速腔沿中間的加速腔對稱，加速腔的組配方式不構(gòu)成對本實用新型的限制。其中，加速腔的個數(shù)根據(jù)所需氣流速度設(shè)置，不構(gòu)成對本實用新型的限制。所述加速腔具有可分離的加速腔側(cè)壁，所述加速腔側(cè)壁和所述加速腔腔體之間具有用于提高氣密性的密封件，防止因為金屬板材表面貼合不密而造成高壓氣體泄露，所述密封件可以是密封圈，密封膠，密封墊，材質(zhì)可以是橡膠、塑料等材質(zhì)。在平行入口段設(shè)置由進(jìn)氣口 120，進(jìn)氣口的個數(shù)根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要和所需氣流量的大小來設(shè)置，不構(gòu)成對本實用新型的限制。進(jìn)氣口上配有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)氣管接頭201，可直接插接標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)氣管202，如圖2所示。本實施例中的氣體加速裝置還配置有一個可以分別控制兩個加速腔通氣和斷氣的開關(guān)裝置203，所述開關(guān)裝置可以安裝在所述工業(yè)氣管上。所述開關(guān)裝置可以是電磁換向閥，也可以是手動換向閥，所述電磁換向閥采用按鈕204控制，較之手動換向閥更加方便， 這樣以后就可以靈活的控制氣體加速裝置的工作方式，在需要氣流流量大時可以讓多個加速腔同時工作以滿足要求，在需要小流量氣流時，只讓一個或幾個加速腔工作即可，從而也達(dá)到了節(jié)約氣源的目的。實施例二、一種氣體加速裝置，所述氣體加速裝置至少包括兩個用于加速氣體的加速腔。所述加速腔包括內(nèi)底面和內(nèi)頂面，內(nèi)底面和內(nèi)頂面均是直線面，所述加速腔從左到右依次包括平行入口段、收縮段、喉部、膨脹段和平行出口段。在收縮段，沿流向腔體橫截面的減小會使流速不斷增大而壓強不斷減小，在擴張段，沿流向腔體橫截面的增大使流速不斷增大而壓強不斷減小，隨后在擴張段中，氣流膨脹減壓加速并形成高速氣流。由于在高能束焊接過程中需要得到的是有一定寬度的氣流，且氣流影響范圍不能太大，因為在氣源壓力和進(jìn)氣流量不變的情況下，寬度越寬就意味著出口流速越低，故在膨脹段后設(shè)置平行出口段，可以控制氣流的寬度。所述平行出口段的末端為出氣口。所述平行出口段可以是長方體、圓柱體，所述出氣口可以是正方形、長方形、圓形等，均不構(gòu)成對本實用新型的限制，出氣口的寬度需根據(jù)所需吹氣保護的寬度范圍設(shè)定，也不構(gòu)成對本實用新型的限制。多個加速腔的出氣口的相隔距離根據(jù)實踐中的具體需要設(shè)置，但也不宜太遠(yuǎn)或太近，隔得太近，多股高速氣流會因產(chǎn)生的切向分量互相干擾，造成流速下降，隔得太遠(yuǎn)，加速腔的結(jié)構(gòu)會很大，而安裝空間是有限的，此項不構(gòu)成對本實用新型的限制。本實施例中的氣體加速裝置可以包括兩個加速腔，所述的兩個加速腔可以沿內(nèi)底面對稱。這兩個加速腔可以是一體成型，也可以是兩個分離的單腔，然后再將其對稱安裝在一起，可以采用螺紋配合、焊接或是膠接的方式組裝在一起。加速腔的組配方式不構(gòu)成對本實用新型的限制。
5[0038]本實施例的空氣加速器還可以包括三個加速腔。這三個加速腔可以是一體成型， 也可以是三個分離的單腔，然后再將其安裝在一起，可以采用螺紋配合、焊接或是膠接的方式組裝在一起，三個加速腔可以是并列的上中下結(jié)構(gòu)，其中上下兩個加速腔沿中間的加速腔對稱，加速腔的組配方式不構(gòu)成對本實用新型的限制。其中，加速腔的個數(shù)根據(jù)所需氣流速度設(shè)置，不構(gòu)成對本實用新型的限制。所述加速腔具有可分離的加速腔側(cè)壁，所述加速腔側(cè)壁和所述加速腔腔體之間具有用于提高氣密性的密封件，防止因為金屬板材表面貼合不密而造成高壓氣體泄露，所述密封件可以是密封圈，密封膠，密封墊，材質(zhì)可以是橡膠、塑料等材質(zhì)。 在平行入口段設(shè)置有進(jìn)氣口，進(jìn)氣口的個數(shù)根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要和所需氣流量的大小來設(shè)置，不構(gòu)成對本實用新型的限制。進(jìn)氣口上配有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)氣管接頭，可直接插接標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)氣管。本實施例中的氣體加速裝置還設(shè)置有一個可以分別控制多個加速腔通氣和斷氣的開關(guān)裝置，所述開關(guān)裝置可以安裝在所述工業(yè)氣管上。所述開關(guān)裝置可以是電磁換向閥， 也可以是手動換向閥，所述電磁換向閥采用按鈕控制，較之手動換向閥更加方便，這樣就可以靈活的控制氣體加速裝置的工作方式，在需要氣流流量大時可以讓多個加速腔同時工作以滿足要求，在需要小流量氣流時，只讓一個或多個加速腔工作即可，從而也達(dá)到了節(jié)約氣源的目的。實施例三、一種高能束焊接用裝置，如圖2所示，包括焊接頭212，在該高能束焊接用裝置的焊接頭212的側(cè)下方設(shè)有上述任一實施例所述的氣體加速裝置200。其中所述高能束焊接用裝置可以是激光焊接用裝置或者是電子束焊接用裝置等， 透鏡可以是光學(xué)聚焦透鏡和電磁透鏡。通過高能束焊接的實踐觀察，發(fā)現(xiàn)熔化金屬飛濺物 210的拋射軌跡是以焊接熔池213為拋射起點，向著遠(yuǎn)離焊接熔池的方向成一定角度的規(guī)則或不規(guī)則的發(fā)散性拋物線和直射線。通過在焊接頭與焊接溶池之間的一個適當(dāng)?shù)木嚯x位置放置一個上述實施例所述的氣體加速裝置，其可產(chǎn)生一個或多個橫向的高速氣流211，即可以利用這個橫向的高速氣流改變從焊接溶池飛過的熔化金屬飛濺物和揮發(fā)煙氣的運動方向，即使其順著高速氣流的方向運動。氣體加速裝置的多腔設(shè)計的優(yōu)勢在于，第一個加速腔噴射出的氣體不能完全改變飛濺物的流向的時候，其余的加速腔噴射的氣體會繼續(xù)改變其余飛濺物的流向，實踐證明兩個加速腔的設(shè)計基本上就可以達(dá)到要求，這樣以后，幾乎可以完全阻擋所有飛濺物拋射至光學(xué)聚焦透鏡或電磁透鏡、焊接頭裝置和周邊設(shè)備的可能性，避免飛濺物導(dǎo)致焊接功率下降和焊接焦點偏移，造成焊接質(zhì)量不可靠。同時極大地提高了設(shè)備的使用壽命。以上對本實用新型所提供的幾種氣體加速裝置和高能束焊接用裝置的實施例進(jìn)行了詳細(xì)介紹，其中本實用新型的幾種實施例提供的氣體加速裝置采用多個加速腔結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過此多腔結(jié)構(gòu)的氣體加速裝置的氣流的速度得到很大的提升，從而得到高速氣流，特別適用于大功率高能束焊接。并且本實用新型的氣體加速裝置還提供了一種可分別控制多個加速腔通氣和斷氣的開關(guān)裝置，可以使多腔根據(jù)需要同時工作或是單獨工作，節(jié)約氣源，使控制加速腔工作靈活方便。本實用新型實施例提供的高能束焊接裝置采用上述氣體加速裝置后幾乎可以完
6全抑制高能束焊接時產(chǎn)生的熔化金屬飛濺物和揮發(fā)煙氣拋射至光學(xué)聚焦透鏡或電磁透鏡， 避免飛濺物導(dǎo)致焊接功率下降和焊接焦點偏移，造成焊接質(zhì)量不可靠。同時也就減少了鏡片的污染和損壞，延緩鏡片的使用壽命，使其更換鏡片的頻率大大降低，從而大大提高工作效率和大大降低加工成本。 本文中應(yīng)用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述， 本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種氣體加速裝置，其特征在于，所述氣體加速裝置至少包括兩個用于加速氣體的加速腔，所述加速腔包括內(nèi)底面和內(nèi)頂面，所述加速腔從左到右依次包括平行入口段、收縮段、喉部、膨脹段和平行出口段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體加速裝置，其特征在于，所述內(nèi)底面和內(nèi)頂面均是直線
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體加速裝置，其特征在于，所述內(nèi)底面是直線面，所述內(nèi)頂面由直線面和拉法爾函數(shù)模擬曲面組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體加速裝置，其特征在于，所述氣體加速裝置包括兩個加速腔，所述的兩個加速腔沿所述內(nèi)底面對稱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體加速裝置，其特征在于，所述加速腔具有可分離的加速腔側(cè)壁，所述加速腔側(cè)壁和所述加速腔腔體之間具有用于提高氣密性的密封件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體加速裝置，其特征在于，所述的兩個加速腔是一體成型的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體加速裝置，其特征在于，所述的兩個加速腔是用螺紋配合、焊接或是膠接的方式組裝在一起的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項所述的氣體加速裝置，其特征在于，所述的氣體加速裝置還包括一個分別控制多個加速腔通氣和斷氣的開關(guān)裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體加速裝置，其特征在于，所述開關(guān)裝置是電磁換向閥或者手動換向閥。
10.一種高能束焊接用裝置，包括焊接頭，其特征在于，在該高能束焊接用裝置的焊接頭側(cè)下方設(shè)有權(quán)利要求1-9任意一項所述的氣體加速裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種氣體加速裝置和高能束焊接用裝置。本實用新型實施例提供了一種氣體加速裝置，所述氣體加速裝置至少包括兩個用于加速氣體的加速腔，所述加速腔包括內(nèi)底面和內(nèi)頂面，所述加速腔從左到右依次包括平行入口段、收縮段、喉部、膨脹段和平行出口段。所述多腔結(jié)構(gòu)的氣體加速裝置能夠得到高速氣流，可以解決高能束焊接中金屬飛濺物和揮發(fā)煙氣對光學(xué)聚焦透鏡或電磁透鏡的污染和物理破壞，減少鏡片的更換次數(shù)。
文檔編號B23K15/00GK202070858SQ20112003273
公開日2011年12月14日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者孫尚傳, 饒波 申請人:深圳市大富科技股份有限公司