CN101905378A - 光纤激光金属薄片焊接装置 - Google Patents

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潘涌
王健超
姜兆华
张同兴
王又良
骆公序
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Abstract

本发明公开了一种光纤激光金属薄片焊接装置，包括光纤激光器、准直扩束系统、CCD监视系统、焊接聚焦镜、喷气嘴、计算机控制系统、龙门式三维位移平台、工件吸附台；光纤激光器发出的激光束经过准直扩束系统整形后通过焊接聚焦镜聚焦于金属薄片的表面，在计算机控制系统的控制下，龙门式三维平台带动激光器及聚焦镜按照焊缝轨迹移动，喷气嘴同步喷射冷却气体，进行高速冷却，配合光纤激光器发出的激光束完成焊接，突破了现有灯泵浦脉冲激光器稳定性相对较低，维护使用成本高的问题，本发明提高了激光金属薄片焊接特别是拼焊的效率及效果，在精密部件加工生产领域中具有广泛的应用价值。

Description

光纤激光金属薄片焊接装置
技术领域
本发明涉及一种金属薄片激光焊接装置，特别涉及一种光纤激光金属薄片焊接装置，属于激光精细加工技术领域。
背景技术
随着先进制造业的不断发展，对精密器件加工生产过程中的金属薄片焊接不仅在焊接强度、精度、效率、外观等方面都提出了更高的要求。激光焊接作为一种重要的精细加工手段，具有焊缝窄、热影响区小、焊接精度高，焊缝光滑等优点，已经广泛应用于各类金属薄片的焊接，如微创医用器械部件焊接、传感器微小零部件焊接封装、燃料电池金属隔膜焊接封装、特种传感器部件的精密焊接封装以及FBG光纤光栅应变传感模块焊接封装等等。目前常见的激光金属薄片焊接主要采用灯泵浦脉冲激光器作为光源，为了达到一定的焊接深度和强度，需要通过较高的单脉冲能量进行焊接，通过金属材料的熔化、融合形成焊缝。传统脉冲焊接方式一般只适用于金属材料的叠焊，无法满足高质量金属薄片拼焊要求。此外，由于金属薄片一般都在0.3mm以下，其对焊接过程中激光脉冲的能量稳定性要求较高，脉冲能量过大会导致材料飞溅、击穿，而过小则会导致无法焊接深度不够，影响焊接效果。因此的传统脉冲焊接系统的需要频繁的进行日常维护检测，使用成本较高。
发明内容
针对以上传统脉冲焊接存在的缺点，本发明提供一种光纤激光金属薄片焊接装置。
本发明采用的技术方案是一种光纤激光金属薄片焊接装置，其特点是，所述的光纤激光金属薄片焊接装置主要包括光纤激光器、准直扩束系统、同光路CCD监视系统、焊接聚焦镜、喷气嘴、计算机控制系统、龙门式三维位移平台、工件吸附台；光纤激光器在龙门式三维位移平台上固定，光纤激光器发出的激光束经过准直扩束系统整形后通过焊接聚焦镜聚焦于被加工工件金属薄片的表面，被加工工件金属薄片固定于工件吸附台，工件吸附台安装固定在龙门式三维位移平台上；在计算机控制系统控制下，龙门式三维平台带动光纤激光器及焊接聚焦镜按照焊缝轨迹进行移动，同时喷气嘴同步喷射冷却气体，进行高速冷却，从而配合光纤激光器发出的激光束完成焊接，在焊接过程中使用同光路CCD监视系统进行焊缝定位及全程监控。
应用光纤激光金属薄片焊接装置拼焊金属薄片的基本原理：由光纤激光器发出的激光束通过聚焦镜将激光能量聚焦于金属薄片的拼接处，形成具有一定深度的熔池，经高速冷却后可形成光滑牢固的焊缝。在焊缝生成过程中，熔池中的气体逸出，从而生成密封无气孔熔透焊缝。焊接后的高速冷却易使焊缝组织微细化，焊缝强度、韧性和综合性能进一步提升。此外由于高温热源和对非金属组份的充分吸收产生纯化作用，降低了杂质含量，改变了夹杂尺寸和其在熔池中的分布，焊接过程中无需电极或填充焊丝，熔化区受污染小，使焊缝强度、韧性可以相当于甚至超过母体金属。
本发明的有益效果是，突破了现有激光薄片焊接设备采用灯泵浦脉冲激光器稳定性相对较低，维护使用成本高的问题，所采用的光纤激光系统具有光束质量好、性能稳定、在正常使用过程中没有消耗品等优点，可以有效的降低设备的维护使用成本。因此本发明可以提高激光金属薄片焊接特别是拼焊的效率及焊接效果，在先进制造业的精密部件加工生产领域具有广泛的应用价值。
附图说明
图1为光纤激光金属薄片焊接装置框图；
图2为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
由图1和图2所示，本发明光纤激光金属薄片焊接装置，主要包括高稳定性光纤激光器1、准直扩束系统2、同光路CCD监视系统3、焊接聚焦镜4、喷气嘴5、计算机控制系统6、龙门式三维位移平台7、工件吸附台8；光纤激光器1被固定于龙门式三维位移平台上7上，其发出的激光束9经过准直扩束系统2整形后通过焊接聚焦镜4聚焦于被加工工件金属薄片10表面，被加工工件金属薄片10固定于工件吸附台8，工件吸附台8安装固定在龙门式三维位移平台上；在计算机控制系统6的控制下，龙门式三维平台7带动固体安装在其上的光纤激光器1及焊接聚焦镜4按照焊缝轨迹进行精确移动，同时喷气嘴同步喷射冷却气体，进行高速冷却，从而配合光纤激光器1发出的激光束2完成焊接。在焊接过程中可以使用同光路CCD监视系统3进行焊缝定位及全程监控，确保焊接质量。
本发明通过采用高光束质量、高稳定性光纤激光器、在金属薄片拼接处产生熔池，快速冷却后形成焊缝的焊接方式，在焊接效果、焊接方式及设备运行维护成本等方面提升传统的激光金属焊接工艺，可广泛应用于精密器件的加工封装，为提升金属薄片的拼焊加工技术及开拓其他应用领域提供了一种新的装置。

Claims (1)

1.一种光纤激光金属薄片焊接装置，其特征在于，它主要包括光纤激光器、准直扩束系统、同光路CCD监视系统、焊接聚焦镜、喷气嘴、计算机控制系统、龙门式三维位移平台、工件吸附台；光纤激光器在龙门式三维位移平台上固定，光纤激光器发出的激光束经过准直扩束系统整形后通过焊接聚焦镜聚焦于被加工工件金属薄片的表面，被加工工件金属薄片固定于工件吸附台，工件吸附台安装固定在龙门式三维位移平台上；在计算机控制系统控制下，龙门式三维平台带动光纤激光器及焊接聚焦镜按照焊缝轨迹进行移动，同时喷气嘴同步喷射冷却气体，进行高速冷却，从而配合光纤激光器发出的激光束完成焊接，在焊接过程中使用同光路CCD监视系统进行焊缝定位及全程监控。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20101208