CN100525985C - 一种大功率激光焊头 - Google Patents

Abstract

一种大功率激光焊头包括导流板、外套、内套、接头，导流极的四周凸沿设有螺纹，与外套的底套螺纹连接，导流板中心设置透光孔、内气环和外气环，内气环与外气环用气路连通，内气环与内套的气道下端对接，外气环与喷嘴的一端连通，喷嘴的另一端连通到透光孔。本发明设计合理、结构紧凑、安装方便，维护量小，操作简单、因同时具有风冷、水冷进行的强制冷却激光焊头受热影响小，适宜长时间工作，工作时有强惰性屏蔽气体喷出使焊接区与外部空气隔离，焊接平整、焊缝宽度小、热影响区小，焊接效率高、效果好，能完成传统工艺无法实现的精密焊接，适用行业广，可应用在机械制造、橡胶塑料制品、石油化工，船舶潜艇制造，水利电力、航空航天、仪器仪表、通信、工艺品等各行各业。

Description

一种大功率激光焊头

(一)技术领域

本发明涉及一种激光焊接机的零部件，具体涉及的是一种大功率激光焊头。

(二)背景技术

随着科学技术的发展，近年来激光技术在焊接、切割等加工工艺方面日趋显示了它的优越性，焊道平滑，焊口质地细腻，整体焊接质量之高几乎是其他焊接方法所无法比拟的，因此，激光焊接及切割技术越来越被人们所认同和采用。

然而目前大功率激光焊接装置都存在着一定的缺欠和不足，最为主要的就是激光焊头因距离激光的焦点较近，长时间接近熔焰的高温，使激光焊头极易被烧毁，而失去了焊接的能力。

目前通常使用的激光焊头存在的主要问题是：激光直接投射在工件上因电离形成的高温离子云垂直升腾到激光镜头以及工件表面强烈的激光反射，致使激光镜头损坏而丧失了应有的性能。更为严重的是在焊接的过程中高温的焊渣四处飞溅，又极易崩、喷到镜头上，使昂贵的激光镜头报废。

因此企业希望有一种能安全的、长时间连续工作的、焊接质量又得以充分保证的激光焊头。

(三)发明内容

本发明为了解决目前一种大功率激光焊头存在的问题和缺欠而提供一种能连续作业，水冷、风冷同时并行，兼能强力喷射惰性屏蔽气体的一种大功率激光焊头。

采用的技术方案是：

一种大功率激光焊头，包括导流板、外套、内套、接头，其结构要点是：所述的导流板位于外套的下方，并与外套的底部螺纹连接。导流板的中心处设有一透光孔，位于透光孔外侧分别设有内气环和外气环，内气环与外气环之间通过多个气路相连通。内气环与内套中的气道下端相对接，外气环与多个喷嘴的一端连通，喷嘴的另一端连通至透光孔的下边。

所述的外套中心设有一中心孔，在外套中部设置冷却水进孔和冷却水出孔，冷却水进孔、冷却水出孔与内套的冷却水循环槽相对接。在外套上部设置有惰性屏蔽气体进气孔，惰性屏蔽气体进气孔与内套的气道环相对接，外套与内套螺纹连接。

所述内套的中心设有激光孔，内套的上部设置有气道环，内套的气道环与内套中设有的气道相连接，内套的下部设有一冷却水循环槽。内套上端面设有一风冷槽，该风冷槽与接头上的冷却风槽相接合。

所述的接头中心设有通光孔，接头的顶面上设有一冷却风槽，接头上的冷却风槽的底面上分别设有冷却风进口和冷却风出口。

上述内套的中部、下部设有密封槽。

上述外套内壁的下部、中部分别设有密封圈槽，并分别与内套中、下部的密封槽对应相接，密封槽内装设有密封圈。外套的上端面设有密封圈槽，密封圈槽内装设有密封圈。

上述的内套中的气道与其壁面平行，且向下延伸至下底面。

上述的接头的顶面上设置多个螺孔，接头与内套固定连接。

一种大功率激光焊头的工作要点：

1、焊头的组装、导流板套装在外套的下部，并用螺纹连接，内套插入外套的中心孔中并在上端用螺纹连接，在导流板与内、外套的接触面上涂敷一层导热硅脂。接头为圆环形，在圆环外侧设有二个定位销座，二个定位销座对应在同一条直径的两端，圆环的厚度不同，靠一端定位销座的半圆环厚度薄，靠另一端定位销座的半圆环厚度厚；内套的上端面厚度同样不同，接头圆环厚的部位与内套的上端面厚度厚的部位对正用螺丝连接。接头薄的部位与内套上端面薄的部位加装垫圈用螺丝连接。

2、工作程序：整机具有联锁装置，焊接前务须将冷却水，冷却风及惰性屏蔽气体送上使激光焊头完全处于安全工作的条件下，这时激光发生器方能工作，激光通过镜头聚焦后投射在工件的焊缝处，这时可以施焊。

3、要点：一股压力高、流量大的惰性屏蔽气体从喷嘴喷射到工件上，在焊缝周围充盈着惰性气体，使熔融的工件接触不到空气，避免了焊口氧化现象的发生。激光的投射使工件局部温度高达上万度，进而使空气电离产生大量的离子云，高温的离子云向四周扩散，部份离子云能垂直升腾到镜头，将会损坏设备，然而因激光焊接头有高压大气量的惰性屏蔽气体的喷射，成功的阻止了离子云垂直扩散。在施焊的过程中焊花飞溅，这是以火星状态出现的焊渣，飞溅到镜头上毫无疑问的会使镜头报废。

对大功率激光焊接头而言，有高强气流的惰性屏蔽气体的喷射自然形成了一道屏障阻碍了焊渣直溅到镜头，阻止了高温离子云的垂直扩散，屏蔽了空气防止了氧化。

导流板与外套、内套的接触面上在安装连接时涂上一层导热硅脂，焊缝周围的高温幅射到导流板经导热硅脂迅速的传递到外套和内套上，这时冷却水连续不断地流经冷却水循环槽带走了热量，冷却了焊头，水从冷却水出口流出，进一步保证了激光焊头在整个工作的过程中一直处于常温状态。

压缩空气从接头设置的冷却风进口进入，因接头冷却风槽与内套的风冷槽相扣合，这时冷却风在接头与内套的接触面上形成了如同瀑布一般的源源不断的气布向外扩散，从而进一步阻止可能从激光孔中零星飞出的少量离子云奔向镜头的倾向。

整个工作过程使激光焊头始终处于常态的工作条件下，保证了焊接质量，延长了激光焊头的使用寿命，达到了长时间连续工作的目的。

本发明设计合理、结构紧凑、安装方便，维护量小，操作简单、因同时具有风冷、水冷进行的强制冷却，使激光焊头受热影响小，适宜长时间工作，工作时有强惰性屏蔽气体喷出使焊接区与外部空气隔离，焊接平整、焊缝宽度小、焊接效率高、效果好，能完成传统工艺无法实现的精密焊接，适用行业广，可应用在机械制造、橡胶塑料制品、石油化工，船舶潜艇制造，水利电力、航空航天、仪器仪表、通信、工艺品等各行各业。

(四)附图说明

图1是本发明实施例结构示意图。

图2是导流板主视图。

图3是图2的A—A剖视图。

图4是外套剖面主视图。

图5是图4的侧视图。

图6是内套剖面主视图。

图7是图6的侧视图。

图8是接头主视图。

图9是图8侧视图。

(五)具体实施方式

实施例

一种大功率激光焊头包括导流板1、外套2、内套3、接头4；导流板1为圆盘形，导流板1中心设置一透光孔9，位于透光孔9外侧设有内气环10和外气环11，内气环10与内套3的壁内设有的气道27下端相对接。

圆盘形导流板1的四周凸沿6设有内螺纹7，与外套2下端设置的外螺纹15螺纹连接；导流板1的外气环11与圆盘凸沿6之间设有上平面8，上平面8与外套2、内套3的下底面22相接触，并在接触面上涂敷一层导热硅脂，使热传递效率增强，更便于激光焊头的冷却效果。

外套2的上部设有内螺纹16与内套3上部设置的外螺纹28进行螺纹连接。

接头4设有圆环形，在圆环外侧设有二个定位销座29，二个定位销座29对应在同一条直径的两端，圆环的厚度不同，靠一端定位销座29的半圆环厚度薄，靠另一端定位销座29的半圆环厚度厚。内套3的上端面25厚度同样不同，接头4圆环厚的部位与内套3的上端面25厚度厚的部位对正，接头4的上顶面与内套3的上端面25相应的位置上均设置了多个位置对称的螺孔，接头4与内套3用螺丝连接，接头4圆环薄的部位与内套3的上端面25厚度薄的部位加装垫圈35用螺丝连接。

内套3的中部与下部设有环形密封槽23，环形密封槽23分别与外套2的中、下部设有的密封圈槽17分别对应相接，并装设密封圈5，外套2的上端面设有的密封圈槽17并装设密封圈5。

聚焦后的激光从接头4中心设置的通光孔30射入，经内套3在中心设有的激光孔21，再经外套2的中心设置的中心孔20，最后从导流板1中心设置的透光孔9投射到待焊工件的焊口上。

大气流并有一定压力的惰性屏蔽气体从外套2上部设置的而二个惰性屏蔽气体进气孔14进入，惰性屏蔽气体进气孔14与内套3的气道环24相对接，气道环24与内套3壁内设置的气道27相连接，气道27与壁面平行向下延伸至下底面22，气道27的下端与导流板1上的内气环10相对接，内气环10与外气环11之间用互成90°的四个气路12连通，二个位于外气环11直径两端的喷嘴13的一端与外气环11连通，喷嘴13的另一端连通到透光孔9的下边，惰性屏蔽气体便从喷嘴13一直喷射到待焊的工件上。

在外套2的中部同一直径的两侧设置冷却水进孔18和冷却水出孔19，位于内套3下部设有一冷却水循环槽26，冷却水进孔18和冷却水出孔19与内套3的冷却水循环槽26相对接，用来冷却激光焊接头的冷却水，从冷却水进孔18进入，经冷却水循环槽26后从冷却水出孔19流出。

在接头4厚的半圆环上设置半圆弧形冷却风槽31，在冷却风槽31底面的半径方向上分别设置冷却风进口32和冷却风出口33，并与冷却风槽31相连通。内套3的上端面25装有一半圆弧形风冷槽34与接头4上的冷却风槽31相接合，压缩空气从冷却风进口32流进经冷却风槽31和风冷槽34从冷却风出口14流出。

Claims (5)

1、一种大功率激光焊头，包括导流板(1)、外套(2)、内套(3)、接头(4)，其特征在于：

A、所述的导流板(1)位于外套(2)的下方，并与外套(2)的底部螺纹连接，导流板(1)的中心处设有一透光孔(9)，位于透光孔(9)的外侧分别设有内气环(10)和外气环(11)，内气环(10)与外气环(11)之间通过多个气路(12)连通，内气环(10)与内套(3)中的气道(27)下端相对接，外气环(11)与多个喷嘴(13)的一端连通，喷嘴(13)的另一端连通到透光孔(9)的下边；

B、所述的外套(2)的中心设有一中心孔(20)，在外套(2)的中部设置冷却水进孔(18)和冷却水出孔(19)，冷却水进孔(18)、冷却水出孔(19)与内套(3)的冷却水循环槽(26)相对接，在外套(2)的上部设置惰性屏蔽气体进气孔(14)，惰性屏蔽气体进气孔(14)与内套(3)的气道环(24)相对接，外套(2)与内套(3)螺纹连接；

C、所述内套(3)的中心处设有激光孔(21)，内套(3)的上部设置有气道环(24)，内套(3)的气道环(24)与内套(3)中设置的气道(27)相连接，内套(3)的下部设有一冷却水循环槽(26)；上端面(25)设有一风冷槽(34)，该风冷槽(34)与接头(4)上的冷却风槽(31)相接合；

D、所述接头(4)的中心设有通光孔(30)，接头(4)的顶面上设有一冷却风槽(31)，接头(4)上的冷却风槽(31)的底面上分别设有冷却水进口(32)和冷却水出口(33)。

2、根据权利要求1所述的一种大功率激光焊头，其特征在于所述的内套(3)的中部与下部设有密封槽(23)。

3、根据权利要求1所述的一种大功率激光焊头，其特征在于所述的外套(2)内壁的中、下部设有密封圈槽(17)，并分别与内套(3)的中、下部的密封槽(23)对应相接，密封槽(23)中装设有密封圈(5)；外套(2)的上端面设有密封圈槽(17)，密封圈槽(17)中装有密封圈(5)。

4、根据权利要求1所述的一种大功率激光焊头，其特征在于所述的内套中的气道(27)与其壁面平行，且向下延伸至下底面(22)。

5、根据权利要求1所述的一种大功率激光焊头，其特征在于所述的接头(4)的顶面上设置多个螺孔，接头(4)与内套(3)固定连接。

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