(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210944059.0 (22)申请日 2022.08.05 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号 (72)发明人 宁杰　揭延森　张林杰　罗锡柱　 (74)专利代理 机构 北京中济纬天专利代理有限 公司 11429 专利代理师 覃婧婵 (51)Int.Cl. B23K 26/24(2014.01) B23K 26/14(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 基于环境压力变化控制激光填丝焊熔滴的 装置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于环境压力变化控制 激光填丝焊熔滴的装置及方法， 装置中， 激光透 射窗口设于高压腔体且对齐激光焊接头以导入 激光束， 石英玻璃片可升降地连接于石英玻璃相 反于石英玻璃的一侧以收集不同高度上激光焊 接过程中产生的金属蒸汽纳米颗粒； 移动滑块可 滑动连接导轨， 试样支承于移动滑 块上以移动到 焊接位置； 送丝滑轮组设于高压腔体内以输送焊 丝到达焊接位置； 相机朝向观察窗以拍摄焊接过 程的图像信息， 等离子体光谱仪以预定角度对准 激光透射窗口以采集焊接过程产生的光谱信号， 处基于图像信息和光谱信号 以调节高压腔体内 的压力， 可以随时调控焊接过程中的环境压力水 平来控制熔滴过渡行为和焊缝的成形 特征。 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 CN 115401328 A 2022.11.29 CN 115401328 A 1.一种基于环境压力变化控制激光 填丝焊熔滴的装置， 其特 征在于， 其包括， 激光焊接 头， 其可控地发射激光束； 高压腔体， 其包括， 进气口， 其设于所述高压腔体一端且可通断地连通氩气瓶； 出气口， 其设于所述高压腔体远离所述进气口的另一端， 所述出气口和所述进气口调 节所述高压腔体处于 压力p下； 观察窗， 其可视地设于所述高压腔体； 激光透射窗口， 其设于所述高压腔体且 对齐所述激光焊接 头以导入所述激光束； 石英玻璃， 其 位于所述激光投射窗口相反于所述激光焊接 头的一侧； 石英玻璃片， 其可升降地连接于所述石英玻璃相反于所述石英玻璃的一侧以收集不同 高度上激光焊接过程中产生的金属蒸汽纳米颗粒； 直线移动滑台， 其设于所述高压腔体内， 所述 直线移动滑台包括， 导轨， 其在所述高压腔体内延伸； 移动滑块， 其可滑动连接所述 导轨， 试样支承于所述移动滑块上以移动到焊接位置； 送丝滑轮组， 其设于所述高压腔体内以输送焊丝 到达所述焊接位置； 相机， 其朝向所述观察窗以拍摄 焊接过程的图像信息； 等离子体光谱仪， 其以预定角度对准所述激光透射 窗口以采集焊接过程产生的光谱信 号； 处理器， 其连接高压腔体、 相机和等离子体光谱仪， 基于所述图像信 息和光谱信号以调 节高压腔体内的压力。 2.根据权利要求1所述的基于环境压力变化控制激光填丝焊熔滴的装置， 其特征在于， 优选的， 所述图像信息包括焊接过程中产生的等离子体尺寸、 焊丝的熔化状态信息和/或金 属蒸汽纳米颗粒的数目范围。 3.根据权利要求1所述的基于环境压力变化控制激光填丝焊熔滴的装置， 其特征在于， 所述进气口经由减压阀连接氩气瓶， 所述减压阀连接所述处 理器。 4.根据权利要求1所述的基于环境压力变化控制激光填丝焊熔滴的装置， 其特征在于， 所述出气口设有 背压阀， 所述背压阀连接所述处 理器。 5.根据权利要求1所述的基于环境压力变化控制激光填丝焊熔滴的装置， 其特征在于， 所述所述 直线移动滑台在高度方向上 可调节。 6.根据权利要求1所述的基于环境压力变化控制激光填丝焊熔滴的装置， 其特征在于， 所述直线移动滑台包括驱动所述移动滑块的电机， 所述电机无线连接滑台遥控触发模块， 所述送丝滑轮组无线连接送丝遥控触发模块， 所述送丝遥控触发模块、 分别与激光焊接头 进行耦合使得 试样、 焊丝和激光束同时触发。 7.根据权利要求1所述的基于环境压力变化控制激光填丝焊熔滴的装置， 其特征在于， 所述压力p为5 0Pa‑2.0MPa， 所述预定角度为 45度角。 8.根据权利要求1所述的基于环境压力变化控制激光填丝焊熔滴的装置， 其特征在于， 处理器调节焊接过程随着压力P焊缝熔深H变化为， H＝6.5*P^( ‑0.264)， 随着压力P的变化 熔滴过渡T周期为T＝3 6.4+0.24*P。 9.根据权利要求1所述的基于环境压力变化控制激光填丝焊熔滴的装置， 其特征在于，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115401328 A 2相机与观察窗之间设置有滤光片， 石英玻璃对1070nm光纤激光的透射 率大于等于95％。 10.一种如权利要求1 ‑9中任一项所述的基于环境压力变化控制激光填丝焊熔滴的装 置的控制方法， 其特 征在于， 其包括以下步骤， 试样放置在移动滑块以随移动滑动移动到焊接位置以及送丝滑轮组输送焊丝到达所 述焊接位置， 所述焊接位置处于石英玻璃片正下 方； 激光焊接头朝焊接位置发出激光束， 所述激光束的光斑中心与 试样和焊丝的结合处重 合， 光斑一半在试样， 另一半在焊丝上； 相机拍摄焊接过程的图像信息， 等离子体光谱仪采集焊接过程产生的光谱信号， 基于 所述图像信息和光谱信号以调节高压腔体内的压力， 使得焊接过程的激光填丝焊熔滴可 控。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115401328 A 3