本发明涉及激光焊接，尤其是涉及一种磁场辅助丝粉混合激光焊接装置及焊接方法。
背景技术：
1、激光焊接一般是采用单独的焊丝或焊粉进行焊接，对于厚板和组织相差比较大的异种金属，通过单一的焊丝或焊粉进行焊接，容易在焊缝处形成气孔、裂纹的缺陷，影响焊接的质量。丝粉混合焊接可以增加单位时间内金属的沉积量，提高焊接效率；并且通过在焊接过程中加入特定的金属粉末，可以改善焊缝与母材的润湿性，控制焊缝的化学成分和微观结构，从而提高焊缝质量和焊接接头性能。
2、磁场辅助激光焊接是一种新的焊接技术，磁场可以引导等离子体的运动，从而影响熔池的形状，获得更均匀的焊缝横截面，提高焊接效率和接头强度。同时磁场可以通过影响热传导和对流，控制焊接过程中热影响区域，减少热损伤。并且磁场可以改变熔池动态，减少气孔、裂纹等焊接缺陷的形成，提高焊接质量。通过外部磁场可以优化激光焊接过程。
3、现有专利cn202410067324.0公开了一种激光电弧复合焊接设备，包括焊接台，焊接台内形成有内腔；激光焊接装置设置在焊接台上发出激光束使工件熔化形成特定的熔池；电弧焊接装置沿靠近或背离激光束中心线的方向转动设置在所述焊接台上且位于激光焊接装置一侧；电磁搅拌装置设置在焊接台内，并朝焊接台上表面产生磁场方向及磁力可控的磁场以调控熔池流态；具有降低厚板窄间隙焊接过程中出现气孔、未熔合等缺陷可能性的效果。上述专利中将电磁搅拌装置固定地设置在焊接台内，无法移动，这就导致电磁搅拌装置对焊缝的适应性比较差。并且电磁搅拌装置只能提供单一方向的磁场，对焊缝的磁场辅助调节效果较差。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种磁场辅助丝粉混合激光焊接装置及焊接方法，解决现有的焊接装置电磁方向单一，对焊缝适应性差的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种磁场辅助丝粉混合激光焊接装置，包括固定工件的固定机构和焊接机构，焊接机构设置在机械臂上；所述焊接机构包括焊接头，焊接头上设置有送粉管和送丝管，送丝管位于焊接头的一侧，送粉管对称地设置在焊接头的两侧，送丝管位于送粉管之间，焊接头上设置有调节送粉管位置的调节结构，焊接头上设置有调节送丝管与焊接头之间角度的角度调节结构，焊接头的底部设置有为焊接提供磁场辅助的磁场装置；焊接头的外部设置有对焊缝进行保护的保护气体管。
3、优选的，所述调节结构包括固定板，固定板与焊接头同轴固定连接，固定板上对称地设置有弧形的第一安装槽，第一安装槽与固定板同轴，安装槽内滑动的设置有安装座，安装座的中部设置有贯穿安装座的安装孔，送粉管转动的设置在安装孔内，送粉管的顶端与送粉机连接，固定板上设置有带动两个安装座在第一安装槽内同步滑动的动力结构。
4、优选的，所述动力结构包括传动板，安装座的一侧通过连杆与传动板连接，连杆的两端分别与传动板、安装座铰接，传动板滑动的设置在两个送粉管之间，固定板上设置有带动传动板在固定板上滑动的第二丝杆，第二丝杆所在直线过焊接头的中心轴线，传动板上设置有使第二丝杆穿过并与第二丝杆相适配的螺纹孔，第二丝杆的两端与固定板转动连接，第二丝杆上设置有带动第二丝杆转动的第二旋钮，固定板上设置有对传动板的滑动具有导向作用的导轨。
5、优选的，所述安装座上设置有调节送粉管与焊接头之间角度的调角结构，所述调角结构包括竖向设置的安装板，安装板固定在安装座上，安装板上设置有第二安装槽，第二安装槽沿着安装板的长度方向设置，第二安装槽内设置有滑块，滑块与第二安装槽滑动连接，第二安装槽内转动设置有第三丝杆，滑块上设置有使第三丝杆穿过并与第三丝杆相适配的螺纹孔，滑块与送粉管之间通过连接杆连接，连接杆的两端分别与滑块、送粉管铰接。
6、优选的，所述角度调节结构包括固定杆，固定杆与焊接头固定连接，固定杆远离焊接头的一端通过铰链铰接有调节杆，调节杆上设置有安装框，安装框上设置有微调送丝管角度的微调结构，固定板上设置有避让调节杆的避让槽；送丝管的内部设置有内管，焊丝位于内管内部，内管与送丝机连接，内管与送丝管之间设置有对焊丝进行保护的气腔，气腔的侧壁上设置有进气孔，进气孔与保护气体瓶连接。
7、优选的，所述微调结构包括旋转座，旋转座转动的设置在安装框的内部，旋转座上设置有使送丝管穿过的通孔，旋转座上滑动的设置有夹紧送丝管的夹块，两个夹块相对设置，夹块靠近送丝管的一侧设置有弧形的夹槽，旋转座上固定设置有对夹块的滑动具有导向作用的滑杆，夹块上设置有使滑杆穿过的滑孔，夹块与滑杆滑动连接，滑杆上设置有锁紧夹块的螺母，旋转座的旋转轴上设置有从动齿轮，旋转座上转动的设置有与从动齿轮啮合的主动齿轮，主动齿轮的轮轴上设置有带动主动齿轮转动的旋钮。
8、优选的，所述磁场装置包括磁座，磁座设置在水冷座上，水冷座固定在焊接头的外部，磁座的上部缠绕有第一电磁线圈，第一电磁线圈与焊接头同轴设置，磁座的底部对称地设置有弧形的磁柱，磁柱与焊接头同轴设置，磁柱上缠绕有第二电磁线圈，第一电磁线圈、第二电磁线圈均与电源连接，磁座的外部设置有对第一电磁线圈、第二电磁线圈进行防护的防护罩。
9、优选的，所述水冷座的底部设置有进水腔，水冷座的顶部设置有出水腔，进水腔与出水腔之间通过若干个呈圆周阵列分布的冷却水道连通，进水腔上设置有进水管，出水腔上设置有出水管，进水管和出水管均与水冷机连接。
10、优选的，所述固定机构包括工作台，工作台的中部设置有通长的凹槽，工作台的内部设置有气道，气道位于凹槽的正下方，凹槽内沿着凹槽的长度方向均匀地设置有若干个出气孔，凹槽通过出气孔与气道连接，气道与外置的保护气体瓶连接，工作台上滑动设置有滑座，两个滑座分别位于凹槽的两侧，工作台上设置有对滑座的滑动具有导向作用的滑槽，滑座上设置有将滑座与工作台锁紧的顶丝；滑座的顶部设置有若干个压紧工件的压紧单元，压紧单元包括压板，压板上转动设置有第一丝杆，滑座的顶部设置有使第一丝杆穿过并与第一丝杆相适配的螺纹孔，第一丝杆的顶端设置有带动第一丝杆转动的第一旋钮，压板上设置有对压板的上下滑动具有限位作用的限位杆，滑座的顶端设置有使限位杆穿过的孔，限位杆与孔滑动连接。
11、基于上述磁场辅助丝粉混合激光焊接装置的焊接方法，包括以下步骤：
12、s1、将待焊接工件放置在工作台上，焊缝位于凹槽的正上方；松动顶丝，滑动滑座，滑座抵靠在工件一侧，通过第一旋钮转动第一丝杆，第一丝杆在限位杆作用下带动压板向下滑动，压板压紧在工件表面，对工件进行固定；
13、s2、将送丝管从旋转座的通孔处穿过，旋转锁紧螺母，锁紧螺母带动夹块沿着滑杆滑动，夹块将送丝管夹紧；机械臂带动焊接机构移动，焊接机构移动到焊缝处，通过铰链转动调节杆，对送丝管的角度进行调节；通过旋钮带动主动齿轮转动，主动齿轮通过从动齿轮带动旋转座移动，对送丝管的角度进行微调；
14、s3、通过第二旋钮转动第二丝杆，第二丝杆带动传动板沿着导轨滑动，传动板通过两端的连杆带动安装座在第一安装槽内滑动，调节送粉管的位置；通过第三旋钮转动第三丝杆，第三丝杆带动滑块在第二安装槽内滑动，滑块通过连接杆带动送丝管围绕着送丝管顶部与安装座的铰接点进行转动，对送丝杆的角度进行调节；
15、s4、调节激光器、送丝机、送粉机、保护气体和电源的参数，激光从焊接头中心的光路中穿过；保护气体通过气腔对焊丝进行保护，保护气体通过保护气体管对焊缝进行保护，气道内保护气体通过出气孔对焊缝底部进行保护；机械臂带动焊接头沿着焊缝移动，送丝机向焊缝进行送丝，送粉机向焊缝进行送粉，激光对焊丝、焊粉和焊缝处母材进行熔化，进行打底焊；第一电磁线圈通电后在磁座的内部产生向下的磁场，磁场对熔池内熔融金属施加向下的力，将熔融液滴压扁，使得熔融液滴充分与母材或上道次焊缝充分接触，第二电磁线圈通电后在磁座下方产生平行于工件的环形磁场，环形磁场对熔池内液态金属施加水平方向上垂直于焊缝的力，使得焊丝与焊粉熔融金属充分地混合；
16、s5、关闭气道阀门，重复s4，在打底焊上方进行焊接。
17、本发明所述的磁场辅助丝粉混合激光焊接装置及焊接方法的优点和积极效果是：
18、1、焊接头上设置有送粉管和送丝管，送粉管对称的设置在焊接头的两侧，,送粉管也对称地设置在送丝管的两侧，通过送粉管和送丝管分别向焊缝输送焊丝和焊粉，实现丝粉混合焊接；通过焊粉改变填充金属的成分，有利于改善焊缝的组织，提高焊接质量和焊缝的强度。
19、2、调节结构调整送粉管的位置，实现焊丝和焊粉相对位置的变化，实现焊粉位于焊丝的两侧或位于焊丝的前方或后方，实现焊丝与焊粉不同状态的混合。安装座上设置的调角结构，对送粉管的角度进行调节，以适应不同宽度的焊缝填充。通过调节结构和调角结构可以实现焊丝与焊粉多种状态的混合，提高适应性。
20、3、安装框上设置的微调结构能够对送丝管的角度进行微调，使得送丝管位于激光光斑内，提高送丝管角度调节的准确性。
21、4、水冷座和磁座均设置在焊接头上，通过焊接头带动磁座和水冷座同步移动，有利于简化结构，提高磁场对焊缝的磁场处理效果。水冷座设置在磁座与焊接头之间，水冷座对磁座和焊接头同时进行冷却，有利于减轻温度对磁座的影响。
22、5、第一电磁线圈通电后在磁座的内部产生向下的磁场，磁场对熔池内熔融金属施加向下的力，将熔融液滴压扁，使得熔融液滴充分与母材或上道次焊缝充分接触。第二电磁线圈通电后在磁座下方产生平行于工件的环形磁场，环形磁场对熔池内液态金属施加水平方向上垂直于焊缝的力，使得焊丝与焊粉、工件熔融金属充分地混合。第一电磁线圈和第二电磁线圈产生复合磁场，有利于提高焊缝的组织均匀性和连接强度。
23、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种磁场辅助丝粉混合激光焊接装置，其特征在于：包括固定工件的固定机构和焊接机构，焊接机构设置在机械臂上；所述焊接机构包括焊接头，焊接头上设置有送粉管和送丝管，送丝管位于焊接头的一侧，送粉管对称的设置在焊接头的两侧，送丝管位于送粉管之间，焊接头上设置有调节送粉管位置的调节结构，焊接头上设置有调节送丝管与焊接头之间角度的角度调节结构，焊接头的底部设置有为焊接提供磁场辅助的磁场装置；焊接头的外部设置有对焊缝进行保护的保护气体管。
2.根据权利要求1所述的一种磁场辅助丝粉混合激光焊接装置，其特征在于：所述调节结构包括固定板，固定板与焊接头同轴固定连接，固定板上对称地设置有弧形的第一安装槽，第一安装槽与固定板同轴，安装槽内滑动的设置有安装座，安装座的中部设置有贯穿安装座的安装孔，送粉管转动的设置在安装孔内，送粉管的顶端与送粉机连接，固定板上设置有带动两个安装座在第一安装槽内同步滑动的动力结构。
3.根据权利要求2所述的一种磁场辅助丝粉混合激光焊接装置，其特征在于：所述动力结构包括传动板，安装座的一侧通过连杆与传动板连接，连杆的两端分别与传动板、安装座铰接，传动板滑动的设置在两个送粉管之间，固定板上设置有带动传动板在固定板上滑动的第二丝杆，第二丝杆所在直线过焊接头的中心轴线，传动板上设置有使第二丝杆穿过并与第二丝杆相适配的螺纹孔，第二丝杆的两端与固定板转动连接，第二丝杆上设置有带动第二丝杆转动的第二旋钮，固定板上设置有对传动板的滑动具有导向作用的导轨。
4.根据权利要求3所述的一种磁场辅助丝粉混合激光焊接装置，其特征在于：所述安装座上设置有调节送粉管与焊接头之间角度的调角结构，所述调角结构包括竖向设置的安装板，安装板固定在安装座上，安装板上设置有第二安装槽，第二安装槽沿着安装板的长度方向设置，第二安装槽内设置有滑块，滑块与第二安装槽滑动连接，第二安装槽内转动设置有第三丝杆，滑块上设置有使第三丝杆穿过并与第三丝杆相适配的螺纹孔，滑块与送粉管之间通过连接杆连接，连接杆的两端分别与滑块、送粉管铰接。
5.根据权利要求4所述的一种磁场辅助丝粉混合激光焊接装置，其特征在于：所述角度调节结构包括固定杆，固定杆与焊接头固定连接，固定杆远离焊接头的一端通过铰链铰接有调节杆，调节杆上设置有安装框，安装框上设置有微调送丝管角度的微调结构，固定板上设置有避让调节杆的避让槽；送丝管的内部设置有内管，焊丝位于内管内部，内管与送丝机连接，内管与送丝管之间设置有对焊丝进行保护的气腔，气腔的侧壁上设置有进气孔，进气孔与保护气体瓶连接。
6.根据权利要求5所述的一种磁场辅助丝粉混合激光焊接装置，其特征在于：所述微调结构包括旋转座，旋转座转动的设置在安装框的内部，旋转座上设置有使送丝管穿过的通孔，旋转座上滑动的设置有夹紧送丝管的夹块，两个夹块相对设置，夹块靠近送丝管的一侧设置有弧形的夹槽，旋转座上固定设置有对夹块的滑动具有导向作用的滑杆，夹块上设置有使滑杆穿过的滑孔，夹块与滑杆滑动连接，滑杆上设置有锁紧夹块的螺母，旋转座的旋转轴上设置有从动齿轮，旋转座上转动的设置有与从动齿轮啮合的主动齿轮，主动齿轮的轮轴上设置有带动主动齿轮转动的旋钮。
7.根据权利要求6所述的一种磁场辅助丝粉混合激光焊接装置，其特征在于：所述磁场装置包括磁座，磁座设置在水冷座上，水冷座固定在焊接头的外部，磁座的上部缠绕有第一电磁线圈，第一电磁线圈与焊接头同轴设置，磁座的底部对称地设置有弧形的磁柱，磁柱与焊接头同轴设置，磁柱上缠绕有第二电磁线圈，第一电磁线圈、第二电磁线圈均与电源连接，磁座的外部设置有对第一电磁线圈、第二电磁线圈进行防护的防护罩。
8.根据权利要求7所述的一种磁场辅助丝粉混合激光焊接装置，其特征在于：所述水冷座的底部设置有进水腔，水冷座的顶部设置有出水腔，进水腔与出水腔之间通过若干个呈圆周阵列分布的冷却水道连通，进水腔上设置有进水管，出水腔上设置有出水管，进水管和出水管均与水冷机连接。
9.根据权利要求8所述的一种磁场辅助丝粉混合激光焊接装置，其特征在于：所述固定机构包括工作台，工作台的中部设置有通长的凹槽，工作台的内部设置有气道，气道位于凹槽的正下方，凹槽内沿着凹槽的长度方向均匀地设置有若干个出气孔，凹槽通过出气孔与气道连接，气道与外置的保护气体瓶连接，工作台上滑动设置有滑座，两个滑座分别位于凹槽的两侧，工作台上设置有对滑座的滑动具有导向作用的滑槽，滑座上设置有将滑座与工作台锁紧的顶丝；滑座的顶部设置有若干个压紧工件的压紧单元，压紧单元包括压板，压板上转动设置有第一丝杆，滑座的顶部设置有使第一丝杆穿过并与第一丝杆相适配的螺纹孔，第一丝杆的顶端设置有带动第一丝杆转动的第一旋钮，压板上设置有对压板的上下滑动具有限位作用的限位杆，滑座的顶端设置有使限位杆穿过的孔，限位杆与孔滑动连接。
10.基于权利要求9所述的一种磁场辅助丝粉混合激光焊接装置的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
