一种车体不锈钢薄板复合焊接装置及方法与流程

本发明涉及焊接，尤其涉及一种车体不锈钢薄板复合焊接装置及方法。

背景技术：

1、在轨道交通、特种车辆的不锈钢车体制造中，1mm～3mm厚度的不锈钢薄板的焊接是核心工序，焊接缝熔合质量直接决定车体的结构强度与服役安全性。

2、目前，由于不锈钢表面反光性强，激光能量吸收率波动大，且车体工件装配间隙存在不均匀性，易导致焊接缝出现未熔合、熔深不足、气孔等熔合缺陷，进而导致车体不锈钢薄板的焊接仍存在焊接缝熔合质量不稳定的问题。

3、因此，亟需一种能够稳定提升焊接缝熔合质量的车体不锈钢薄板复合焊接方案。

技术实现思路

1、本发明提供了一种车体不锈钢薄板复合焊接装置，通过复合焊接和动态修正熔合缺陷，提升焊接缝熔合质量。

2、根据本发明的一方面，提供了一种车体不锈钢薄板复合焊接装置，包括：控制模块；焊接轨迹生成模块，用于扫描所述车体不锈钢薄板生成三维焊接轨迹；复合焊接模块，用于根据所述三维焊接轨迹，采用激光作为主热源和电弧作为辅助热源对所述车体不锈钢薄板进行复合焊接，形成焊接缝和熔池；成像模块，用于采用光学相干层析成像技术获取所述焊接缝和所述熔池的缺陷特征信息；其中，所述控制模块分别与所述焊接轨迹生成模块、所述复合焊接模块和所述成像模块电连接，当所述复合焊接模块进行焊接时，所述控制模块控制所述成像模块实时获取所述缺陷特征信息，所述控制模块根据所述缺陷特征信息实时调整所述复合焊接模块的焊接参数。

3、可选的，所述焊接轨迹生成模块包括：线激光传感单元，用于将所述车体不锈钢薄板反射的线激光转换为电信号，得到光传感数据；测量单元，与所述线激光传感单元电连接，用于采用相位测量偏折算法根据所述光传感数据得到所述车体不锈钢薄板的表面三维数据；焊接轨迹生成单元，与所述测量单元连接，用于根据所述表面三维数据生成三维焊接轨迹。

4、可选的，所述复合焊接模块包括：激光焊接单元，用于发出激光在所述车体不锈钢薄板上形成激光光斑，所述激光用于在所述车体不锈钢薄板的待焊接区域生成匙孔结构；电弧焊接单元，用于在所述激光光斑后的电弧作用点产生电弧，所述电弧用于在所述车体不锈钢薄板的待焊接区域熔化焊丝。

5、可选的，所述激光焊接单元发出的所述激光的功率范围为1200w～3000w，离焦量范围为0mm～+5mm；所述电弧焊接单元产生的电弧电流范围为120a～220a，电弧电压范围为16v～26v。

6、可选的，所述激光光斑与所述电弧作用点在焊接前进方向上的间距范围为2mm～5mm；焊接速度范围为0.8 m/min～1.5m/min；采用体积分数为95%～98%的氩气和体积分数为2%～5%的二氧化碳组成的混合气体作为保护气体，所述保护气体的流量范围为15l/min～25l/min。

7、可选的，所述成像模块包括：光学相干层析检测单元，用于获取所述焊接缝和所述熔池的内部三维数据；缺陷特征识别单元，用于根据所述内部三维数据识别缺陷，得到缺陷特征信息。

8、可选的，所述控制模块根据所述缺陷特征信息实时调整所述复合焊接模块的焊接参数包括：当所述成像模块未获取所述缺陷特征信息时，不调整所述复合焊接模块的参数；当所述缺陷特征信息为气孔缺陷时降低焊接速度或提高所述保护气体的流量；当所述缺陷特征信息为未熔合或熔深不足时，提高所述激光的功率或减小所述激光光斑与所述电弧作用点在焊接前进方向上的间距；当所述缺陷特征信息为裂纹倾向时，控制所述复合焊接模块停止焊接并发出报警信号。

9、可选的，还包括：激光振镜模块，用于产生脉冲激光及调整所述脉冲激光在所述焊接缝的起弧点投射定位光斑。

10、可选的，所述激光振镜模块与所述控制模块电连接，在所述复合焊接模块进行焊接之前，所述控制模块控制所述激光振镜模块调整所述脉冲激光清洗所述车体不锈钢薄板的待焊接区域。

11、根据本发明的第二方面，提供了一种车体不锈钢薄板复合焊接方法，包括：扫描所述车体不锈钢薄板生成三维焊接轨迹；根据所述三维焊接轨迹采用激光作为主热源和电弧作为辅助热源对所述车体不锈钢薄板进行复合焊接，形成焊接缝和熔池；采用光学相干层析成像技术获取所述焊接缝和所述熔池的缺陷特征信息；根据所述缺陷特征信息调整所述复合焊接的焊接参数。

12、在本发明所提供的技术方案中的一种车体不锈钢薄板复合焊接装置，包括：控制模块；焊接轨迹生成模块，用于扫描所述车体不锈钢薄板生成三维焊接轨迹；复合焊接模块，用于根据所述三维焊接轨迹采用激光作为主热源和电弧作为辅助热源对所述车体不锈钢薄板进行复合焊接，形成焊接缝和熔池；成像模块，用于采用光学相干层析成像技术获取所述焊接缝和所述熔池的缺陷特征信息；其中，所述控制模块分别与所述焊接轨迹生成模块、所述复合焊接模块和所述成像模块电连接，当所述复合焊接模块进行焊接时，所述控制模块控制所述成像模块实时获取所述缺陷特征信息，所述控制模块根据所述缺陷特征信息实时调整所述复合焊接模块的焊接参数。本发明通过复合焊接和动态修正熔合缺陷，提升焊接缝熔合质量。

13、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

1.一种车体不锈钢薄板复合焊接装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的车体不锈钢薄板复合焊接装置，其特征在于，所述焊接轨迹生成模块包括：

3.根据权利要求1所述的车体不锈钢薄板复合焊接装置，其特征在于，所述复合焊接模块包括：

4.根据权利要求3所述的车体不锈钢薄板复合焊接装置，其特征在于，所述激光焊接单元发出的所述激光的功率范围为1200w～3000w，离焦量范围为0mm～+5mm；

5.根据权利要求3所述的车体不锈钢薄板复合焊接装置，其特征在于，所述激光光斑与所述电弧作用点在焊接前进方向上的间距范围为2mm～5mm；焊接速度范围为0.8 m/min～1.5m/min；采用体积分数为95%～98%的氩气和体积分数为2%～5%的二氧化碳组成的混合气体作为保护气体，所述保护气体的流量范围为15l/min～25l/min。

6.根据权利要求1所述的车体不锈钢薄板复合焊接装置，其特征在于，所述成像模块包括：

7.根据权利要求5所述的车体不锈钢薄板复合焊接装置，其特征在于，所述控制模块根据所述缺陷特征信息实时调整所述复合焊接模块的焊接参数包括：

8.根据权利要求1所述的车体不锈钢薄板复合焊接装置，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求8所述的车体不锈钢薄板复合焊接装置，其特征在于，所述激光振镜模块与所述控制模块电连接，在所述复合焊接模块进行焊接之前，所述控制模块控制所述激光振镜模块调整所述脉冲激光清洗所述车体不锈钢薄板的待焊接区域。

10.一种车体不锈钢薄板复合焊接方法，其特征在于，包括：