配置有飞溅阻挡结构的局部真空激光焊接装置

本发明属于真空激光焊接设备设计，具体涉及一种配置有飞溅阻挡结构的局部真空激光焊接装置。

背景技术：

1、激光焊接凭借能量密度高、热影响区小等优势，在航空航天、船舶制造、核能装备等领域广泛应用。然而，大气环境中激光焊接产生的等离子体羽辉会屏蔽激光能量，导致熔深受限，难以满足厚板构件一次性成型需求。真空激光焊接技术通过营造负压环境有效抑制等离子体，显著提升熔深，但对于长达数十米的大型构件，建造全真空室成本高昂，工程可行性较低。

2、虽然全真空激光焊接的真空度大幅降低，可以实现厚板构件焊接，然而，对于长度达数十米甚至上百米的大型构件，建造全真空室成本高昂、制造困难。事实上，大多数构件仅需在局部区域进行焊接，因此采用局部真空激光焊接成为大型厚壁装备高效、可靠且经济化的优选方法，其关键在于在焊缝区域形成稳定的局部真空环境，防止焊接过程中熔池与空气接触而产生氧化、气孔、夹渣等缺陷，因此密封结构的可靠性直接影响焊接质量。

3、然而，焊接过程中密封材料（也即密封圈）面临严峻的失效风险：

4、其一，高温金属飞溅的直接冲击。激光深熔焊接时，小孔效应导致金属剧烈蒸发，形成大量高速飞溅颗粒（温度可达2000℃以上，速度15～20 m/s），这些高温颗粒溅射到柔性密封材料上，会造成：（1）物理损伤—高温颗粒熔化或灼伤密封表面，形成凹凸不平的缺陷；（2）积渣失效—飞溅物冷却后粘附在密封面上，导致密封材料无法紧密贴合工件；（3）微观泄漏通道—积渣嵌入密封材料，破坏密封完整性。

5、其二，焊接热辐射的间接损伤。即使飞溅颗粒未直接冲击，焊缝区域数千摄氏度的高温仍会通过热辐射持续加热密封材料。长期热积累导致聚合物类密封材料软化、分解甚至烧蚀，金属类密封材料则可能因热膨胀而与工件产生间隙，一旦密封失效，外界空气进入局部真空腔，真空度急剧下降，不仅导致焊缝氧化，更会因等离子体羽辉重新膨胀而干扰激光能量传输，严重时迫使焊接中断。

6、针对这一问题，现有技术多是通过优化密封圈本身，如开发耐高温涂层或复合密封结构，但优化后的密封圈由于其柔性材料的特性，抵御直接飞溅冲击的能力有限，且飞溅在其上形成积渣将导致对密封面的破坏，进而导致局部真空环境不可靠（密封效果降低），降低真空焊接质量。

技术实现思路

1、因此，本发明提供一种配置有飞溅阻挡结构的局部真空激光焊接装置，能够克服相关技术局部真空激光焊接装置中的密封圈在焊接过程中被焊接飞溅物冲击，导致密封面破坏，进而导致局部真空环境不可靠，降低真空焊接质量的不足。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种配置有飞溅阻挡结构的局部真空激光焊接装置，包括真空罩，所述真空罩包括密封罩体，所述密封罩体上形成有激光入射口，所述密封罩体靠近待焊工件一侧的端面为第一端面，所述第一端面的外围区域上设有环绕所述激光入射口的密封圈，在所述密封圈所环绕的区域内还设有飞溅阻挡结构，所述飞溅阻挡结构至少设有两组，各组所述飞溅阻挡结构分别沿着所述待焊工件的焊缝长度方向间隔处于所述激光入射口的两侧，且各组所述飞溅阻挡结构与所述第一端面连接。

3、在一些实施方式中，各组所述飞溅阻挡结构包括与所述焊缝长度方向垂直设置的第一阻挡片，所述第一阻挡片靠近所述待焊工件的一端为底端，所述第一阻挡片的底端至少与焊缝位置相对应的区域具有焊缝弹性贴合部。

4、在一些实施方式中，所述第一阻挡片远离所述待焊工件的一端为顶端，所述第一阻挡片的顶端与所述第一端面之间热传递连接。

5、在一些实施方式中，各组所述飞溅阻挡结构还包括与所述第一阻挡片平行间隔设置的第二阻挡片，所述第二阻挡片的底端与所述焊缝位置相对应的区域也具有所述焊缝弹性贴合部，所述第二阻挡片的顶端与所述第一端面之间热传递连接，且所述第二阻挡片处于所述第一阻挡片远离所述激光入射口的一侧。

6、在一些实施方式中，所述第一阻挡片与所述第二阻挡片两者的顶端与所述第一端面之间滑动连接以能够调整两者之间的间距，且所述第一阻挡片与所述第二阻挡片相对于所述密封罩体的位置能够被锁定。

7、在一些实施方式中，所述密封罩体的第一端面上具有朝向所述待焊工件一侧延伸的限位滑轨，在所述激光入射口的同一侧，所述限位滑轨具有两根，两根所述限位滑轨与焊缝的长度方向平行间隔设置，所述第一阻挡片与所述第二阻挡片各自的顶端形成有环抱所述限位滑轨的滑槽。

8、在一些实施方式中，所述密封罩体具有与所述第一端面平行相背设置的第二端面，所述第二端面上设有外部散热结构，且所述外部散热结构的设置位置与各组所述飞溅阻挡结构的设置位置相对应且与所述密封罩体之间热传递连接。

9、在一些实施方式中，所述外部散热结构包括散热翅片，所述散热翅片与所述密封罩体热传递连接。

10、在一些实施方式中，所述散热翅片内设有热管结构。

11、在一些实施方式中，至少所述第一阻挡片靠近所述激光入射口一侧的侧面上具有多个反射条。

12、本发明提供的一种配置有飞溅阻挡结构的局部真空激光焊接装置具有如下有益效果：

13、真空罩罩设形成的密封空间内沿着焊缝的长度方向间隔设置两组飞溅阻挡结构，以能够将真空焊接过程中在焊缝位置处产生的沿焊缝长度延伸方向的飞溅物实现物理拦截，防止这部分高温高速的飞溅物直接冲击至同一方向上的密封圈上，避免密封圈由于飞溅物导致的密封破坏，进而确保局部真空激光焊接装置的真空环境的可靠稳定，有效保证焊接质量。

1.一种配置有飞溅阻挡结构的局部真空激光焊接装置，其特征在于，包括真空罩（1），所述真空罩（1）包括密封罩体（11），所述密封罩体（11）上形成有激光入射口（110），所述密封罩体（11）靠近待焊工件一侧的端面为第一端面（111），所述第一端面（111）的外围区域上设有环绕所述激光入射口（110）的密封圈（12），在所述密封圈（12）所环绕的区域内还设有飞溅阻挡结构（2），所述飞溅阻挡结构（2）至少设有两组，各组所述飞溅阻挡结构（2）分别沿着所述待焊工件的焊缝长度方向间隔处于所述激光入射口（110）的两侧，且各组所述飞溅阻挡结构（2）与所述第一端面（111）连接。

2.根据权利要求1所述的局部真空激光焊接装置，其特征在于，各组所述飞溅阻挡结构（2）包括与所述焊缝长度方向垂直设置的第一阻挡片（21），所述第一阻挡片（21）靠近所述待焊工件的一端为底端，所述第一阻挡片（21）的底端至少与焊缝位置相对应的区域具有焊缝弹性贴合部（211）。

3.根据权利要求2所述的局部真空激光焊接装置，其特征在于，所述第一阻挡片（21）远离所述待焊工件的一端为顶端，所述第一阻挡片（21）的顶端与所述第一端面（111）之间热传递连接。

4.根据权利要求2或3所述的局部真空激光焊接装置，其特征在于，各组所述飞溅阻挡结构（2）还包括与所述第一阻挡片（21）平行间隔设置的第二阻挡片（22），所述第二阻挡片（22）的底端与所述焊缝位置相对应的区域也具有所述焊缝弹性贴合部（211），所述第二阻挡片（22）的顶端与所述第一端面（111）之间热传递连接，且所述第二阻挡片（22）处于所述第一阻挡片（21）远离所述激光入射口（110）的一侧。

5.根据权利要求4所述的局部真空激光焊接装置，其特征在于，所述第一阻挡片（21）与所述第二阻挡片（22）两者的顶端与所述第一端面（111）之间滑动连接以能够调整两者之间的间距，且所述第一阻挡片（21）与所述第二阻挡片（22）相对于所述密封罩体（11）的位置能够被锁定。

6.根据权利要求5所述的局部真空激光焊接装置，其特征在于，所述密封罩体（11）的第一端面（111）上具有朝向所述待焊工件一侧延伸的限位滑轨（113），在所述激光入射口（110）的同一侧，所述限位滑轨（113）具有两根，两根所述限位滑轨（113）与焊缝的长度方向平行间隔设置，所述第一阻挡片（21）与所述第二阻挡片（22）各自的顶端形成有环抱所述限位滑轨（113）的滑槽（212）。

7.根据权利要求6所述的局部真空激光焊接装置，其特征在于，所述密封罩体（11）具有与所述第一端面（111）平行相背设置的第二端面（112），所述第二端面（112）上设有外部散热结构，且所述外部散热结构的设置位置与各组所述飞溅阻挡结构（2）的设置位置相对应且与所述密封罩体（11）之间热传递连接。

8.根据权利要求7所述的局部真空激光焊接装置，其特征在于，所述外部散热结构包括散热翅片（31），所述散热翅片（31）与所述密封罩体（11）热传递连接。

9.根据权利要求8所述的局部真空激光焊接装置，其特征在于，所述散热翅片（31）内设有热管结构。

10.根据权利要求2所述的局部真空激光焊接装置，其特征在于，至少所述第一阻挡片（21）靠近所述激光入射口（110）一侧的侧面上具有多个反射条。