CN101658978A - 灯丝激光焊接机及焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及灯丝激光焊接机及灯丝激光焊接方法，灯丝激光焊接机连接方式为：精密分割器、操作台、激光器升降机分别安装在基体上，激光器固定在升降机的顶板上，多工位灯丝焊接卡具安装在精密分割器上，右侧激光聚焦装置、左侧激光聚焦装置分别连接在激光器的出光口，且右侧激光聚焦装置、左侧激光聚焦装置聚焦激光分别对准多工位灯丝焊接卡具上的灯丝焊接点，精密分割器的输入轴连接伺服电动机。本发明用激光对灯丝进行焊接，不需要在真空状态下进行，在焊接中对焊接局部进行吹送微量的保护气体即可；既可以做到精准定位焊接，还因为激光的高能量熔融焊接，保证了焊接的牢固可靠，导电率、光通量等电器技术指标、焊接的机械性能都能够得到保证。
Description
技术领域
本发明涉及灯具制造领域，特别涉及一种灯丝激光焊接机及焊接方法。
背景技术
参见图1、图2：在等离子体放电发光的灯具中，如高压钠灯、金卤灯等，都是由钨丝发热之后，再去激发特定气体进行等离子放电而发光的。
参见图1，充盈发光气体的管子被称之为电弧管1，电弧管是用多晶扪化铝陶瓷做的，在电弧管两端装有堵头2，堵头也是用多晶扪化铝陶瓷做的，在堵头中间装着灯丝3，参见图3，由于钨丝3-1是精密旋绕在钨棒3-2上的，在灯具工作中，钨丝3-1与钨棒3-2都是作为发光发热的主体，将电能送至钨丝的是具有超导性能以及耐高温性能的铌管3-3，铌管3-3是电极柱，承担着将电能传输给钨棒、钨丝的作用，钨的熔点高达3410℃，沸点高达5927℃，而铌的熔点为2468℃，沸点为4742℃。钨是高熔点金属，在这样的灯具中，用铌作为电极柱是利用了铌的超导性能和耐高温性能。
将而钨棒3-2与铌管3-3的连接，传统的工艺有两种：
一、用机械外力将钨棒3-2与铌管3-3夹紧在一起，也就是：将钨棒3-2插进铌管后，再用机械外力，如气动爪等工具，将铌管的外壁加压一次，使得铌管3-3将钨棒3-2固连一体，这样的方法其可靠性相对较差一点，灯丝在高温发热时，钨棒3-2很容易与铌管3-3脱落开来，造成失效。
二、用电子束对钨棒3-2与铌管3-3进行焊接
电子束焊确有其优点，但需要在真空状态下进行，实际操作起来相当繁琐，因为，每装卡一次工件需要等待工作间抽真空到一定的真空度才能进行焊接，比较耗时、效率始终提不起来，而且，在电子束焊接的过程中，还伴生着会产生X光辐射，对操作者是有一定的伤害的。
发明内容
本发明的目的为了克服现有技术存在的问题及缺点，提供一种灯丝激光焊接机及焊接方法，用激光对灯丝进行焊接，不需要在真空状态下进行，可以在焊接中对焊接局部进行吹送微量的保护气体即可；既可以做到精准定位焊接，还因为激光的高能量熔融焊接，保证了焊接的牢固可靠，导电率、光通量等电器技术指标、焊接的机械性能都能够得到保证，合格率可以达到100％，还因为激光焊接是一种高能的精细焊接，其热影响区是比较小的，对铌管和钨棒的几何形变几乎没影响。
本发明的目的可通过下述技术方案来实现：
灯丝激光焊接机，包括激光器4、右侧激光聚焦装置5、左侧激光聚焦装置6、多工位灯丝焊接卡具7、精密分割器8、基体9、操作台10、激光器升降机11，精密分割器的输入轴连接伺服电动机，其特征在于：精密分割器8、操作台10、激光器升降机11分别安装在基体9上，激光器4固定在升降机11的顶板上，多工位灯丝焊接卡具7安装在精密分割器8上，右侧激光聚焦装置5、左侧激光聚焦装置6分别连接在激光器的出光口，且右侧激光聚焦装置5、左侧激光聚焦装置6聚焦激光分别对准多工位灯丝焊接卡具7上的灯丝焊接点。
激光器4、右侧激光聚焦装置5、左侧激光聚焦装置6、精密分割器8、基体9、操作台10、激光器升降机11都从市场购买得到。
所述的多工位灯丝焊接卡具7由上环圈7-1、转盘7-2、12-24根压紧轴7-3、12-24个限位螺母7-4、12-24根压紧弹簧7-5、12-24根固定套筒7-6、连接螺柱7-7组成，每根固定套筒7-6固定在转盘7-2上，每根压紧轴7-3上套有一根压紧弹簧7-5并穿过上环圈7-1用限位螺母7-4固定，每根压紧轴7-3就与一根固定套筒7-6相对应，上环圈7-1与转盘7-2通过连接螺柱7-7连接固定。
灯丝的激光焊接改变了传统的机械夹紧方式和工艺相对比较繁琐的电子束焊接方式，因为电子束焊接需要在真空状态下进行，用激光在常压下对灯丝进行焊接，在保证其灯丝的各项指标符合要求的前提下，在不需要真空状态进行操作，所以，能大幅度的提高焊接效率。
灯丝激光焊接方法，按以下步骤进行：(1)将铌管3-3放入固定套筒7-6中，用手往上提起压紧轴7-3，将已经缠绕好钨丝3-1的钨棒3-2下端放入铌管的上端孔中，放下压紧轴7-3，并将压紧轴的下端压住钨棒上端；(2)将装卡好灯丝的钨棒3-2与铌管3-3总成转到焊接工位时，激光开始出光，同时，并由左右两侧聚焦头(5-1、6-1)分两边吹送氩气至焊接点3-4处，聚焦的激光将焊接点3-4处的铌管融化，融化的铌将进行二次结晶固化，重新结晶固化的铌会充塞钨棒3-2与铌管3-3之间的的缝隙，致使铌管3-3紧紧的箍住钨棒3-2，从而实现灯丝的焊接。
本发明具有以下优点：1、激光焊接是在常态的工艺环境下进行的，不需要在特定的环境里进行焊接，比如真空，所以，减少了繁琐的工艺环境维持系统。2、焊接过程是无限循环的连续工作过程，生产效率相对较高。3、电子束焊接会伴生X射线，本发明在焊接过程中没有有害物质溢出。4、电子束焊接会有区域高温，本发明在焊接过程没有高温。
附图说明
图1为高压钠灯的局部放大示意图。
图2为灯丝的结构示意图。
图3为本发明的灯丝激光焊接机的主视图。
图4为本发明的灯丝激光焊接机的左视图。
图5、图6为本发明的多工位灯丝焊接卡具结构示意图。
图7为本明的灯丝激光焊接的原理图。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步的描述。
如图3、图4所示，本发明由灯丝激光焊接机，包括激光器4、右侧激光聚焦装置5、左侧激光聚焦装置6、多工位灯丝焊接卡具7、精密分割器8、基体9、操作台10、激光器升降机11，精密分割器的输入轴8-1连接伺服电动机，精密分割器8、操作台10、激光器升降机11分别安装在基体9上，激光器4固定在升降机11的顶板上，升降机可以将整个激光器整体升降，保证激光的焦点能对准焊接点3-4，操作台10控制着整个系统运行，多工位灯丝焊接卡具7安装在精密分割器8上，精密分割器为间歇运转机构，将带动多工位灯丝焊接卡具7做间歇性的转动，依次将每一个工位上的灯丝转到激光焊接工位上进行焊接，右侧激光聚焦装置5、左侧激光聚焦装置6分别连接在激光器的出光口，且右侧激光聚焦装置5、左侧激光聚焦装置6聚焦激光分别对准多工位灯丝焊接卡具7上的灯丝焊接点。
激光器4、右侧激光聚焦装置5、左侧激光聚焦装置6、精密分割器8、基体9、操作台10、激光器升降机11都从市场购买得到。
如图5、图6所示，所述的多工位灯丝焊接卡具7由上环圈7-1、转盘7-2、16根压紧轴7-3、16个限位螺母7-4、16根压紧弹簧7-5、16根固定套筒7-6、连接螺柱7-7组成，每根固定套筒7-6固定在转盘7-2上，每根压紧轴7-3上套有一根压紧弹簧7-5并穿过上环圈7-1用限位螺母7-4固定，每根压紧轴7-3就与一根固定套筒7-6相对应，上环圈7-1与转盘7-2通过连接螺柱7-7连接固定。
对于以等离子态工作的高压钠灯，其工作原理如下：
当电弧管两端加上电流之后后，电弧管两端电极之间便会产生电弧，由于电弧的高温作用使管内的钠汞同时受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电子在向阳极运动的过程中，会撞击放电物质的钠原子，使其获得能量产生电离激发，之后又会由激发态回复到稳定态；或者由电离态变为激发态，再回到稳定态，进行无限循环，循环中，多余的能量以光辐射的形式释放，便产生了光。高压钠灯中放电物质蒸气压很高，也即钠原子密度高，电子与钠原子之间碰撞次数频繁，使共振辐射谱线加宽，出现其它可见光谱的辐射，因此高压钠灯的光色优于低压钠灯。高压钠灯是一种高强度气体放电灯泡。
参见图7，灯丝激光焊接方法，按以下步骤进行：(1)装卡灯丝：将铌管3-3放入固定套筒7-6中，用手往上提起压紧轴7-3，将已经缠绕好钨丝3-1的钨棒3-2下端放入铌管的上端孔中，放下压紧轴7-3，并将压紧轴的下端压住钨棒上端，处于等待焊接状态，各个工位的装卡灯丝的方式都一样，可以在多工位灯丝焊接卡具7边旋转的过程中边装卡灯丝；(2)焊接：将装卡好灯丝的钨棒3-2与铌管3-3总成转到焊接工位时，激光开始出光，同时，并由左右两侧聚焦头(5-1、6-1)分两边吹送氩气至焊接点3-4处，从而保证在激光焊接的时候，焊点全部处在氩气的保护之中，让二次结晶的铌不至于受到氧化反应，聚焦的激光将焊接点3-4处的铌管融化，融化的铌将进行二次结晶固化，重新结晶固化的铌会充塞钨棒3-2与铌管3-3之间的的缝隙，致使铌管3-3紧紧的箍住钨棒3-2，从而实现灯丝的焊接。
拆卸焊接好的灯丝是在多工位灯丝焊接卡具7的另外一边进行的，与装卡的方式相反：用手提起压紧轴7-3，另一只手取下焊接好的灯丝即可。
装卡灯丝--焊接(吹送保护气体)--卸料的全过程可以形成无限循环，一边装卡灯丝，一边就可以卸料，激光的焊接是自动完成的。
激光焊接过程是在常态环境下进行的，不需要特定的工艺环境，例如：真空等，焊接过程中，不会溢出有害物质，比如：电子束焊接会伴生X射线等，焊接时也不会产生环境高温，因为激光焊接是一种高能量的微细焊接，仅仅只在微细的焊接部位会产生局部高温，但对工作环境的温度没什么影响，电子束焊接会有区域高温。连续焊接的工作方式，其效率也是电子束焊接所不能比拟的，因为电子束焊接需要在真空空状态下进行，无法进行连续的焊接。
Claims (3)
1、灯丝激光焊接机，包括激光器、右侧激光聚焦装置、左侧激光聚焦装置、多工位灯丝焊接卡具、精密分割器、基体、操作台、激光器升降机，精密分割器的输入轴连接伺服电动机，其特征在于：精密分割器、操作台、激光器升降机分别安装在基体上，激光器固定在升降机的顶板上，多工位灯丝焊接卡具安装在精密分割器上，右侧激光聚焦装置、左侧激光聚焦装置分别连接在激光器的出光口，且右侧激光聚焦装置、左侧激光聚焦装置聚焦激光分别对准多工位灯丝焊接卡具上的灯丝焊接点。
2、根据权利要求1所述的灯丝激光焊接机，其特征在于：所述的多工位灯丝焊接卡具由上环圈、转盘、12-24根压紧轴、12-24个限位螺母、12-24根压紧弹簧、12-24根固定套筒、连接螺柱组成，每根固定套筒固定在转盘上，每根压紧轴上套有一根压紧弹簧并穿过上环圈用限位螺母固定，每根压紧轴就与一根固定套筒相对应，上环圈与转盘通过连接螺柱连接固定。
3、灯丝激光焊接方法，其特征在于：按以下步骤进行：(1)将铌管放入固定套筒中，用手往上提起压紧轴，将已经缠绕好钨丝的钨棒下端放入铌管的上端孔中，放下压紧轴，并将压紧轴的下端压住钨棒上端；(2)将装卡好灯丝的钨棒与铌管总成转到焊接工位时，激光开始出光，同时，并由左右两侧聚焦头分两边吹送氩气至焊接点处，聚焦的激光将焊接点处的铌管融化，融化的铌将进行二次结晶固化，重新结晶固化的铌会充塞钨棒与铌管之间的的缝隙，致使铌管紧紧的箍住钨棒，从而实现灯丝的焊接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Filament laser welder and welding method Effective date of registration: 20160504 Granted publication date: 20120111 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Yifi Laser Equipment Co., Ltd. Registration number: 2016420000016 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20170621 Granted publication date: 20120111 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Yifi Laser Equipment Co., Ltd. Registration number: 2016420000016 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Filament laser welder and welding method Effective date of registration: 20170628 Granted publication date: 20120111 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Yifi Laser Equipment Co., Ltd. Registration number: 2017420000022 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20180612 Granted publication date: 20120111 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Yifi Laser Equipment Co., Ltd. Registration number: 2017420000022 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Filament laser welder and welding method Effective date of registration: 20181008 Granted publication date: 20120111 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Yifi Laser Equipment Co., Ltd. Registration number: 2018420000054 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20210114 Granted publication date: 20120111 Pledgee: Guanggu Branch of Wuhan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: WUHAN YIFI LASER EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: 2018420000054 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 430000 Guandong science and Technology Industrial Park, Donghu Development Zone, Wuhan City, Hubei Province Patentee after: Wuhan Yifei laser Co.,Ltd. Address before: 430074, 5, Kanto hi tech Industrial Zone, East Lake hi tech Development Zone, Hubei, Wuhan Patentee before: WUHAN YIFI LASER EQUIPMENT Co.,Ltd. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |