本发明涉及
稀有金属焊接技术领域，特别是涉及一种钽金属薄材焊接装置及方法。
背景技术：
钽金属具有极其良好的高温耐腐蚀性、很小的热膨胀系数，特别适用于化工、冶金、航空、宇航等尖端技术领域。但由于钽金属价格昂贵，通常将钽金属轧制成薄片，作为内衬使用。因此，钽金属薄片连接技术是钽金属工业化应用必须解决的关键技术之一。
然而，钽金属熔点极高，达3000℃，仅次于钨。在实际生产中，钽金属普遍采用惰性气体保护焊(tig)、电子束焊等方法进行连接。但由于钽金属受热后极易与空气中氧气、氮气、等发生反应，并且随着温度升高反应更加剧烈的特性，因此钽金属通常需要在惰性气体保护箱或者真空环境中完成焊接，焊件尺寸受保护箱尺寸限制。而加工大型工件必须有大型的焊接保护箱配套，生产成本高、投资大；电子束焊不适用于大尺寸钽金属加工；惰性气体保护焊(tig)由于焊接温度接近焊枪中钨针的熔点，易夹杂，焊接难度极大。
因此，如何改变现有技术中，钽金属薄材焊接难度大、生产成本高的现状，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种钽金属薄材焊接装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，使钽金属薄材焊接不受尺寸限制，降低焊接难度，节约生产成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种钽金属薄材焊接装置，包括激光器、激光振镜、上保护罩和下保护罩，所述激光器能够发射激光束完成钽金属薄材焊接，所述激光振镜能够控制激光束的偏转，所述上保护罩和所述下保护罩分别设置于钽金属薄材焊缝的顶部和底部，所述激光器和激光振镜设置于所述上保护罩上，所述激光器、所述激光振镜均与所述上保护罩和钽金属薄材围成的空腔相连通，所述上保护罩与钽金属薄材围成的腔体、所述下保护罩与钽金属薄材围成的腔体均与外部保护气源相连通，所述上保护罩和所述下保护罩能够沿着钽金属薄材焊缝移动，所述上保护罩与钽金属薄材围成的腔体、所述下保护罩与钽金属薄材围成的腔体均具有排气通道。
优选地，所述上保护罩和所述下保护罩上均设置连通管路，所述上保护罩与钽金属薄材围成的腔体、所述下保护罩与钽金属薄材围成的腔体均通过所述连通管路与外部保护气源相连通，所述连通管路设置于所述激光器的移动方向的前方。
优选地，所述排气通道为狭缝，所述排气通道设置于所述上保护罩与钽金属薄材之间、所述下保护罩与钽金属薄材之间。
本发明还提供一种钽金属薄材焊接方法，将需要焊接的钽金属薄材固定，将上保护罩和下保护罩设置于钽金属薄材焊缝的顶部和底部，通过外部保护气源向上保护罩与钽金属薄材围成的腔体、下保护罩与钽金属薄材围成的腔体内通入惰性保护气体，激光器发射激光束对焊缝进行预热和焊接，使焊缝温度能够达到1500℃-3000℃，上保护罩和下保护罩沿着焊缝移动直至完成焊接。
优选地，在焊接之前，首先用1000-2000目的砂纸对钽金属薄片的焊缝位置进行打磨，然后用丙酮或酒精将焊缝清洗，干燥后备用。
优选地，当钽金属薄材的接头为对接时，对接的两片钽金属薄材之间的间隙不大于1mm；当钽金属薄材的接头为搭接时，搭接量为0.1-5mm。
优选地，外部保护气源向上保护罩与钽金属薄材围成的腔体、下保护罩与钽金属薄材围成的腔体内通入的惰性保护气体为氩气，氩气通入的流速为5-50l/min。
优选地，激光振镜能够令激光器发射的激光束沿以下路径移动：直线、8字形、z字形、x字形或s字形。
优选地，焊缝焊接完成后继续向上保护罩与钽金属薄材围成的腔体、下保护罩与钽金属薄材围成的腔体内通入惰性保护气体，直至焊缝温度降至50-500℃后，停止通入惰性保护气体。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的钽金属薄材焊接装置，包括激光器、激光振镜、上保护罩和下保护罩，激光器能够发射激光束完成钽金属薄材焊接，激光振镜能够控制激光束的偏转，上保护罩和下保护罩分别设置于钽金属薄材焊缝的顶部和底部，激光器和激光振镜设置于上保护罩上，激光器、激光振镜均与上保护罩和钽金属薄材围成的空腔相连通，上保护罩与钽金属薄材围成的腔体、下保护罩与钽金属薄材围成的腔体均与外部保护气源相连通，上保护罩和下保护罩能够沿着钽金属薄材焊缝移动，上保护罩与钽金属薄材围成的腔体、下保护罩与钽金属薄材围成的腔体均具有排气通道。本发明还提供一种钽金属薄材焊接方法，利用本发明的钽金属薄材焊接装置对钽金属薄材进行焊接时，将需要焊接的钽金属薄材固定，将上保护罩和下保护罩设置于钽金属薄材焊缝的顶部和底部，通过外部保护气源向上保护罩与钽金属薄材围成的腔体、下保护罩与钽金属薄材围成的腔体内通入惰性保护气体，激光器发射激光束对焊缝进行预热和焊接，使焊缝温度能够达到1500℃
-3000℃，上保护罩和下保护罩沿着焊缝移动直至完成焊接。采用激光器进行焊接，满足钽金属薄材焊接对热源的要求，且上保护罩和下保护罩随着焊接过程进行移动，使焊接过程始终在惰性保护气体的保护下进行，使得焊接尺寸不受限制，降低了钽金属薄材焊接难度，节约了焊接成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的钽金属薄材焊接装置的结构示意图；
其中，1为激光器，2为上保护罩，3为下保护罩，4为钽金属薄材。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种钽金属薄材焊接装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，使钽金属薄材焊接不受尺寸限制，降低焊接难度，节约生产成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1，图1为本发明的钽金属薄材焊接装置的结构示意图。
本发明提供一种钽金属薄材焊接装置，包括激光器1、激光振镜、上保护罩2和下保护罩3，激光器1能够发射激光束完成钽金属薄材焊接，激光振镜能够控制激光束的偏转，上保护罩2和下保护罩3分别设置于钽金属薄材焊缝的顶部和底部，激光器1和激光振镜设置于上保护罩2上，激光器1、激光振镜均与上保护罩2和钽金属薄材围成的空腔相连通，上保护罩2与钽金属薄材围成的腔体、下保护罩3与钽金属薄材围成的腔体均与外部保护气源相连通，上保护罩2和下保护罩3能够沿着钽金属薄材焊缝移动，上保护罩2与钽金属薄材围成的腔体、下保护罩3与钽金属薄材围成的腔体均具有排气通道。
本发明的钽金属薄材焊接装置，采用激光器1输入能连，满足钽金属薄材对热源的要求，同时设置上保护罩2和下保护罩3，且二者随着焊接过程的进行能够移动，外部保护气源向上保护罩2与钽金属薄材围成的腔体、下保护罩3与钽金属薄材围成的腔体中通入惰性保护气体，使钽金属薄片的焊缝始终处于保护气氛中，钽金属薄材焊接不再受到尺寸制约，提高装置适应性，降低焊接难度和生产成本。
其中，上保护罩2和下保护罩3上均设置连通管路，上保护罩2与钽金属薄材围成的腔体、下保护罩3与钽金属薄材围成的腔体均通过连通管路与外部保护气源相连通，连通管路设置于激光器1的移动方向的前方，确保焊接时焊缝处于惰性气体保护氛围中。
为了令上保护罩2与钽金属薄材围成的腔体、下保护罩3与钽金属薄材围成的腔体与外界大气压保持平衡，设置了排气通道，同时为了避免惰性气体刚进入腔体就被排出无法保护焊缝，排气通道为狭缝，排气通道设置于上保护罩2与钽金属薄材之间、下保护罩3与钽金属薄材之间。
本发明还提供一种钽金属薄材焊接方法，将需要焊接的钽金属薄材固定，将上保护罩2和下保护罩3设置于钽金属薄材焊缝的顶部和底部，通过外部保护气源向上保护罩2与钽金属薄材围成的腔体、下保护罩3与钽金属薄材围成的腔体内通入惰性保护气体，激光器1发射激光束对焊缝进行预热和焊接，使焊缝温度能够达到1500℃-3000℃，上保护罩2和下保护罩3沿着焊缝移动直至完成焊接。采用激光焊接，提高焊接效率，并利用上保护罩2和下保护罩3并通入惰性保护气体对钽金属薄材焊缝进行气氛保护，降低钽金属薄材焊接难度，节约生产成本。
为提高焊接质量和焊接效率，在焊接之前，首先用1000-2000目的砂纸对钽金属薄片的焊缝位置进行打磨，然后用丙酮或酒精将焊缝清洗，干燥后备用。
具体地，当钽金属薄材的接头为对接时，对接的两片钽金属薄材之间的间隙不大于1mm；当钽金属薄材的接头为搭接时，搭接量为0.1-5mm，确保钽金属薄材焊接牢固度。
在本具体实施方式中，外部保护气源向上保护罩2与钽金属薄材围成的腔体、下保护罩3与钽金属薄材围成的腔体内通入的惰性保护气体为氩气，氩气稳定性高，有效保护焊缝，避免钽金属与空气中物质发生反应，氩气通入的流速为5-50l/min。
更具体地，激光振镜能够令激光器1发射的激光束沿以下路径移动：直线、8字形、z字形、x字形或s字形，确保激光器1完成钽金属薄材焊接，提高装置适应性。另外，在本具体实施方式中，激光器1的激光光斑离焦量为±5mm。
为避免焊缝在高温下与空气中物质反应，焊缝焊接完成后继续向上保护罩2与钽金属薄材围成的腔体、下保护罩3与钽金属薄材围成的腔体内通入惰性保护气体，直至焊缝温度降至50-500℃后，停止通入惰性保护气体，提高钽金属薄材焊接质量。
利用本发明的钽金属薄材焊接装置对钽金属薄材进行焊接时，采用激光器1进行焊接，满足钽金属薄材焊接对热源的要求，且上保护罩2和下保护罩3随着焊接过程进行移动，使焊接过程始终在惰性保护气体的保护下进行，使得焊接尺寸不受限制，降低了钽金属薄材焊接难度，节约了焊接成本。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
技术特征：
技术总结
本发明公开一种钽金属薄材焊接装置，包括激光器、激光振镜、上保护罩和下保护罩，上保护罩和下保护罩分别设置于钽金属薄材焊缝的顶部和底部，上保护罩与钽金属薄材围成的腔体、下保护罩与钽金属薄材围成的腔体均与外部保护气源相连通，上保护罩和下保护罩能够沿着钽金属薄材焊缝移动。本发明还提供一种钽金属薄材焊接方法，将上保护罩和下保护罩设置于钽金属薄材焊缝的顶部和底部，通过外部保护气源向上保护罩与钽金属薄材围成的腔体、下保护罩与钽金属薄材围成的腔体内通入惰性保护气体，激光器发射激光束对焊缝进行预热和焊接，上保护罩和下保护罩沿着焊缝移动直至完成焊接，焊接过程始终在惰性保护气体的保护下进行。
技术研发人员：陈燕飞;文小强;赖华生;王玉香;郭春平;张金祥;唐炜;袁德林;刘雯雯;周新华
受保护的技术使用者：赣州有色冶金研究所
技术研发日：2019.05.27
技术公布日：2019.08.09
声明：
“钽金属薄材焊接装置及方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：赣州有色冶金研究所
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2024年05月24日 ~ 26日 
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