一種輔助激光電弧復合焊接的磁場強度調節裝置的制作方法

本發明屬于磁場輔助激光電弧復合焊接相關技術領域，更具體地，涉及一種輔助激光電弧復合焊接的磁場強度調節裝置。

背景技術：

磁場輔助激光-電弧復合焊接技術是近幾年出現的新型激光-電弧復合焊接工藝，其基本原理是利用能量密度極高(約10⁷W/cm²)的激光束與金屬材料作用，以形成小孔深熔焊，電弧焊接能夠增強橋接能力，外加磁場能夠在熔池金屬和等離子體內部感應出電流，對流動的金屬熔池和等離子體產生洛倫茲力的作用，洛倫茲力能夠抑制或者增強熔池的流動，改變等離子體的運動形態以達到改變焊縫形貌，細化焊縫區晶粒，抑制飛濺和下塌，增強激光束的利用效率。

由于外加磁場對熔池具有攪拌作用，可以改變焊縫的橫截面形貌，且外加磁場對焊接接頭的質量和性能具有較大的影響，為了研究焊縫區的磁場大小和方向對焊接質量的影響規律，需對焊縫區域的磁場大小和方向進行調節。然而，大多磁場輔助激光-電弧復合焊接中的永磁體強度大小無法調節，也無專門的用于調節焊縫區域磁場的裝置。相應地，本領域存在著發展一種能夠調節焊縫區域的磁場強度調節裝置的技術需求。

技術實現要素：

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種輔助激光電弧復合焊接的磁場強度調節裝置，其基于磁場輔助激光-電弧復合焊接的特點，相應地設計了適用于磁場輔助激光-電弧復合焊接的磁場強度調節裝置。通過對磁場強度調節裝置的關鍵組件的結構及部件之間的聯接關系進行設計，相應的有效解決了磁場強度輔助激光電弧復合焊接中焊縫區域磁感應強度大小及磁感應強度方向均難以連續調節的問題，操作簡單靈活，調節方便，所述磁場強度調節裝置適用于磁場輔助激光電弧復合焊接過程中磁感應強度的調節，特別適用于研究磁感應強度對激光電弧復合焊接焊縫質量影響的實驗。

為實現上述目的，本發明提供了一種輔助激光電弧復合焊接的磁場強度調節裝置，其包括定位裝夾機構及磁場調節機構，其特征在于：

所述定位裝夾機構用于定位及裝夾工件；所述磁場調節機構鄰近所述工件設置，其包括法蘭螺母、導軌、磁鐵托架、永磁鐵、絲杠及連接螺母，所述法蘭螺母固定連接于所述定位裝夾機構；所述導軌的一端穿過所述法蘭螺母后固定連接于所述磁鐵托架，其用于為所述永磁鐵及所述磁鐵托架的移動提供導向；所述永磁鐵設置在所述磁鐵托架上；所述絲杠的一端依次穿過所述連接螺母及所述法蘭螺母后連接于所述磁鐵托架，所述連接螺母固定在所述法蘭螺母上，所述絲杠與所述連接螺母形成螺紋連接；所述絲杠通過轉動以帶動所述永磁鐵沿所述導軌移動以改變所述永磁鐵與所述工件之間的距離，進而調節焊縫區域的磁感應強度。

進一步的，所述導軌的數量為兩個，兩個所述導軌間隔設置，所述絲杠位于兩個所述導軌之間，且所述導軌的中心軸與所述絲杠的中心軸平行。

進一步的，所述磁場調節機構還包括調節手柄，所述調節手柄連接于所述絲杠遠離所述磁鐵托架的一端；所述絲杠的轉動是由手動驅動或者驅動器驅動的。

進一步的，所述定位裝夾機構包括水平固定件、平臺底座、定位支撐板、肋板及工作臺面，所述定位支撐板的兩端分別垂直固定在所述平臺底座及所述工作臺面上，所述工作臺面用于支撐所述工件；所述水平固定件固定在所述工作臺面上，所述肋板固定連接于所述定位支撐板。

進一步的，所述水平固定件開設有凹槽，所述凹槽用于收容所述工件及便于所述工件的取放；所述工件被定位在所述工作臺面上且收容于所述凹槽內。

進一步的，所述磁場調節機構的數量為一個，所述磁場調節機構固定在所述肋板上，所述絲杠通過轉動以改變所述永磁鐵與所述工件在豎直方向的間距，實現豎直方向磁場的調節；或者，

所述磁場調節機構的數量為兩個，兩個所述磁場調節機構相對固定在所述水平固定件上，且兩者相對于所述工作臺面的中心軸對稱設置，兩個所述磁場調節機構的絲杠分別通過轉動以改變對應的永磁鐵與所述工件之在水平方向上的間距，進而實現水平方向磁場的調節；或者，

所述磁場調節機構的數量為三個，三個所述磁場調節機構中的兩個間隔固定在所述水平固定件上，另一個所述磁場調節機構固定在所述肋板上，三個所述磁場調節機構的絲杠分別通過轉動以實現水平方向磁場及豎直方向磁場的調節。

進一步的，所述平臺底座呈矩形，其相對的兩端分別開設有兩個U型孔，所述磁場調節裝置通過所述U型孔安裝于基體上。

進一步的，所述工作臺面呈八邊形，其開設有六個均勻分布的腰圓通孔，六個所述腰圓通孔便于不同尺寸的所述工件的裝夾。

進一步的，所述工作臺面還開設有與所述腰圓通孔間隔設置的長槽，所述長槽便于放置對準板，且便于所述工件的間隙在拼接焊時的控制。

進一步的，所述工作臺面及所述磁鐵托架均是采用鋁合金制成的；所述磁場強度調節裝置還包括刻度尺，所述刻度尺設置在所述法蘭螺母上，其便于記錄每次調節對應的永磁鐵的移動距離。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，本發明提供的輔助激光電弧復合焊接的磁場強度調節裝置，其工作臺面可以實現工件的準確定位及裝夾；同時通過磁場調節機構可以實現焊縫區域水平方向上的磁場強度調節，也可以實現豎直方向上磁場強度的調節，且可以同時實現豎直方向及水平方向上磁場強度的調節，結構簡單，操作靈活，實用性較強；六個腰圓通孔較好地方便了不同尺寸工件的裝夾，長槽便于放置對準板的同時便于工件間隙的控制；工作臺面及磁鐵托架均是采用鋁合金制成的，以避免工作臺面及磁鐵托架影響永磁鐵的磁場的分布。此外，三個磁場調節機構具有互換性，便于使用，拆裝方便。

附圖說明

圖1是本發明較佳實施方式提供的輔助激光電弧復合焊接的磁場強度調節裝置的使用狀態示意圖。

圖2是圖1中的輔助激光電弧復合焊接的磁場強度調節裝置的定位裝夾機構的局部示意圖。

圖3是圖1中的輔助激光電弧復合焊接的磁場強度調節裝置的磁場調節機構的示意圖。

圖4是圖1中的輔助激光電弧復合焊接的磁場強度調節裝置的局部示意圖。

圖5是圖1中的輔助激光電弧復合焊接的磁場強度調節裝置的；另一個局部示意圖。

在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中：1-水平固定件，2-導軌，3-調節手柄，4-絲杠，5-定位支撐板，6-平臺底座，7-肋板，8-螺栓，9-工作臺面，10-磁鐵托架，11-法蘭螺母，12-永磁鐵，13-刻度尺，14-工件，15-連接螺母。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

請參閱圖1至圖4，本發明較佳實施方式提供的輔助激光電弧復合焊接的磁場強度調節裝置，所述磁場強度調節裝置通過對其關鍵組件的結構及部件之間的聯接關系進行設計，相應的有效解決了磁場強度輔助激光電弧復合焊接中焊縫區域磁感應強度大小及磁感應強度方向均難以連續調節的問題，操作簡單靈活，調節方便，所述磁場強度調節裝置適用于磁場輔助激光電弧復合焊接過程中磁感應強度的調節，特別適用于研究磁感應強度對激光電弧復合焊接焊縫質量影響的實驗。

所述磁場強度調節裝置包括定位裝夾機構及磁場調節機構，所述磁場調節機構設置于所述定位裝夾機構上，所述定位裝夾機構用于定位及裝夾工件14。同時，所述定位裝夾機構還用于支撐所述磁場調節機構。

所述定位裝夾機構包括水平固定件1、平臺底座6、定位支撐板5、肋板7、螺栓8及工作臺面9，所述定位支撐板5連接所述平臺底座6及所述工作臺面9。所述水平固定件1設置在所述工作臺面9上。所述肋板7通過所述螺栓8連接于所述定位支撐板5。

所述水平固定件1基本呈八邊形的板狀，其固定在所述水平臺面9上。所述水平固定件1用于支撐所述磁場調節機構，其開設有一個凹槽，所述凹槽用于收容所述工件14及便于所述工件14的取放。

所述平臺底座6基本呈矩形，其連接所述定位支撐板5。所述平臺底座6相對的兩端分別開設有兩個U型孔，所述磁場強度調節裝置通過所述U型孔安裝于基體上。可以理解，在其他實施方式中，所述平臺底座6的U型孔的數量可以根據實際需要增加或者減少。

所述定位支撐板5的兩端分別垂直連接所述工作臺面9及所述平臺底座6。本實施方式中，所述定位支撐板5的數量為兩個，兩個所述定位支撐板5分別固定連接于所述平臺底座6相對的兩端。本實施方式中，兩個所述定位支撐板5間隔設置。

所述肋板7基本呈矩形，其兩端分別通過所述螺栓8連接于兩個所述定位支撐板5。本實施方式中，所述肋板7位于所述平臺底座6與所述工作臺面9之間，其用于支撐所述磁場調節機構。

所述工作臺面9連接于所述水平固定件1，其用于支撐所述工件14。所述工作臺面9基本呈八邊形，其開設有六個均勻分布的腰圓通孔及與所述腰圓通孔間隔設置的長槽，所述腰圓通孔便于不同尺寸的所述工件14的裝夾；所述長槽便于放置對準板，且可在拼接焊時方便實現工件間隙的控制。

所述磁場調節機構包括導軌2、調節手柄3、絲杠4、磁鐵托架10、法蘭螺母11、永磁鐵12及連接螺母15，所述導軌2的一端穿過所述法蘭螺母11后固定連接于所述磁鐵托架10，其中心軸與所述絲杠4的中心軸平行。所述絲杠4的一端依次穿過所述連接螺母15及所述法蘭螺母11后固定連接于所述磁鐵托架10，其與所述連接螺母15形成絲杠螺母副。所述絲杠4的另一端連接于所述調節手柄3。本實施方式中，每個所述磁場調節機構的導軌2的數量為兩個，兩個所述導軌2間隔設置，所述絲杠4位于兩個所述導軌2之間，所述導軌2與所述法蘭螺母11相配合以為所述磁鐵托架10及所述永磁鐵12的移動提供導向；所述磁場調節機構通過所述法蘭螺母11連接于所述定位裝夾機構。

所述磁鐵托架10基本呈凸字型，其遠離所述法蘭螺母11的一端開設有收容槽，所述收容槽用于收容所述永磁鐵12。轉動所述調節手柄3，所述調節手柄3帶動所述絲杠4轉動，所述絲杠4帶動所述磁鐵托架10及所述永磁鐵12沿所述導軌2移動，進而改變所述永磁鐵12與所述工件14之間的距離，實現了所述工件14的焊縫區域的磁場強度的調節。本實施方式中，所述調節手柄3的轉動是手動驅動的；可以理解，在其他實施方式中，所述調節手柄3可以由驅動器驅動，如電機。

本實施方式中，所述工作臺面9及所述磁鐵托架10均是采用鋁合金制成的，所述絲杠4及所述法蘭螺母11是由不銹鋼及銅合金制成的，以避免所述工作臺面9及所述磁鐵托架10影響所述永磁鐵12的磁場的分布。

請參閱圖5，本實施方式中，所述磁場調節機構的數量為三個，三個所述磁場調節機構中的一個固定在所述肋板7上，另外兩個間隔固定在所述水平固定件1上。固定在所述水平固定件1上的兩個所述磁場調節機構相對于所述長槽對稱分布，且兩者的永磁鐵12相對設置，對應的兩個所述磁場調節機構能夠調節對應的兩個所述永磁鐵12在水平方向上的間距，實現了水平方向上所述工件14與所述永磁鐵12之間距離的調節；同時，固定在所述肋板7上的所述磁場調節機構能夠實現對應的所述永磁鐵12與所述工件14在垂直方向上的間距調節，從而實現了焊接區域的磁場強度大小和方向的調節，操作簡單靈活，調節方便。

所述磁場強度調節裝置還包括固定在所述法蘭螺母11上的刻度尺13。本實施方式中，所述刻度尺13的兩端分別連接于設置在所述水平固定件1上的兩個所述法蘭螺母11上。所述刻度尺13便于記錄每次調節對應的永磁鐵12的移動距離，以便于后續可以根據記錄結果進行快速調節。

本發明提供的輔助激光電弧復合焊接的磁場強度調節裝置，其工作臺面可以實現工件的準確定位及裝夾；同時通過磁場調節機構可以實現焊縫區域水平方向上的磁場強度調節，也可以實現豎直方向上磁場強度的調節，且可以同時實現豎直方向及水平方向上磁場強度的調節，結構簡單，操作靈活，實用性較強；六個腰圓通孔較好地方便了不同尺寸工件的裝夾，長槽便于放置對準板的同時便于工件間隙的控制；工作臺面及磁鐵托架均是采用鋁合金制成的，以避免工作臺面及磁鐵托架影響永磁鐵的磁場的分布。此外，三個磁場調節機構具有互換性，便于使用，拆裝方便。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。