CN104690424A - 丝端面熔球激光焊接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种丝端面熔球激光焊接装置及方法，所述装置包括：用于产生激光光束的激光器、圆台、用于夹持固定丝状体的夹持件以及多个固定块，所述夹持件垂直固定于所述圆台中心，所述多个固定块围绕所述丝状体的轴线均匀分布，所述多个固定块固定于所述圆台上且抵持于所述夹持件，所述激光光束与所述丝状体同轴设置。本发明保证了导丝的端部焊接熔球不发生偏心，且焊热影响区小，焊后不氧化，有效改善了丝端面的焊接效果。

Description

丝端面熔球激光焊接装置及方法

技术领域

本发明涉及激光精密焊接技术领域，特别涉及一种丝端面熔球激光焊接装置及方法。

背景技术

在微创治疗技术领域中，通常需要使用医用导丝为各种介入医疗导管或植入器械进入人体器官起导轨和定位作用，从而将治疗或检查所使用的导管或导入器导入到目标部位。而该医用导丝包括芯轴及套设于芯轴上的弹簧，在使用时需要在医用导丝的端部将该芯轴与弹簧进行焊接。

现有的焊接方式是采用TIG焊（Tungsten Inert Gas arc Welding，惰性气体钨极保护焊），该方法使用纯钨或活化钨电极，以惰性气体-氩气作为保护气体的气体保护焊方法，钨棒电极只起导电作用不熔化，通电后在钨极和工件间产生电弧。然而，该方法焊热影响区大，焊后容易氧化；且焊接热输入量控制不精确，对定位要求特别高，而由于重力的作用，当金属熔化后在导丝端部形成的熔球会偏向一侧，容易造成医用导丝的端部处焊接熔球偏心。

发明内容

本发明的目的是提出一种丝端面熔球激光焊接装置及方法，其能避免丝状体端部的焊接熔球产生偏心，且焊热影响区小，焊后不氧化。

为达到上述目的，本发明提出了一种丝端面熔球激光焊接装置，包括：用于产生激光光束的激光器、圆台、用于夹持固定丝状体的夹持件以及多个固定块，所述夹持件垂直固定于所述圆台中心，所述多个固定块围绕所述丝状体的轴线均匀分布，所述多个固定块固定于所述圆台上且抵持于所述夹持件，所述激光光束与所述丝状体同轴设置。

进一步，在上述丝端面熔球激光焊接装置中，所述丝状体可以在圆台旋转带动下，围绕所述丝状体的轴线转动。

进一步，在上述丝端面熔球激光焊接装置中，所述丝状体为导丝、铜丝、碳针或套管。

进一步，在上述丝端面熔球激光焊接装置中，所述夹持件包括均匀分布的多个柱状体，每一所述柱状体为一个圆柱体的均分等份。

进一步，在上述丝端面熔球激光焊接装置中，每一所述柱状体与所述丝状体接触的内表面为圆弧面。

进一步，在上述丝端面熔球激光焊接装置中，所述圆台上表面的中心开设有用于容置固定所述夹持件的中心凹槽。

进一步，在上述丝端面熔球激光焊接装置中，所述圆台的中心沿其径向延伸设有多个均匀分布的条形槽，每个所述条形槽可对应卡紧固定每个所述固定块。

进一步，在上述丝端面熔球激光焊接装置中，所述柱状体和所述固定块的数量皆为3个。

本发明还提供一种上述的丝端面熔球激光焊接装置的焊接方法，包括以下步骤：

将丝状体垂直放置，并使得绕其自身轴线高速旋转，通过与所述丝状体轴线同轴设置的激光器产生激光进行焊接。

进一步，具体包括以下步骤：

步骤S1：将夹持有丝状体的夹持件垂直固定于圆台的中心，通过固定于所述圆台上的固定块抵紧于所述夹持件；

步骤S2：选择一激光器，使得所述激光器产生的激光光束与所述丝状体同轴设置，并将所述激光光束的光斑大小调整至适合于焊接所述丝状体；

步骤S3：通过所述圆台旋转带动所述丝状体围绕所述丝状体的轴线转动；

步骤S4：通过所述激光器产生激光光束作用于所述丝状体的端部进行焊接，在所述丝状体端面形成关于所述丝状体对称的熔球。

本发明丝端面熔球激光焊接装置及方法通过激光光束与丝状体同轴设置，且夹持件与固定块相互配合卡紧丝状体的方式，保证了丝状体的端部焊接熔球不发生偏心，且焊热影响区小，焊后不氧化，有效改善了丝状体端面的焊接效果。

附图说明

图1为本发明丝端面熔球激光焊接装置的结构示意图；

图2为图1中固定块的结构示意图；

图3为本发明丝端面熔球激光焊接装置的侧视图；

图4为沿图3中A-A线的剖面示意图；

图5为本发明丝端面熔球激光焊接方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

请参阅图1至图4，本发明丝端面熔球激光焊接装置包括用于产生激光光束1的激光器（图未示）、圆台2、用于夹持固定丝状体100的夹持件3（请参阅图3）以及多个固定块4，所述夹持件3垂直固定于所述圆台2的中心，所述多个固定块4相对于所述丝状体100对称固定于所述圆台2上且抵持于所述夹持件3，所述激光光束1与所述丝状体100同轴设置，所述丝状体100在圆台2旋转带动下可围绕丝状体100的轴线转动。这样，所述丝状体100在高速转动过程中进行激光焊接，由于离心力的作用下，丝状体100的端部形成的金属焊接熔球10不会偏向一侧，从而保证了丝状体100的端部焊接熔球不发生偏心。在本发明实施方式中，所述丝状体100为导丝，在本发明其他实施方式中，所述丝状体也可以为铜丝、碳针或套管等，针对于直径比较细的铜丝，所述圆台2可以不必旋转，即可解决端面焊接不偏心的问题。

其中，所述旋转圆台2大致为圆柱体，其上表面的中心开设有用于容置固定所述夹持件3的中心凹槽22（请参阅图4），以及由所述旋转圆台2的中心沿其径向延伸的多个条形槽24，所述多个条形槽24可对应卡紧固定所述多个固定块4；所述多个条形槽24关于所述旋转圆台2的圆心均匀分布。这样就可以对所述夹持件3施加均衡的抵持作用力，从而保证所述夹持件3在转动过程中其轴线不发生偏移。

请参阅图2，每一所述多个固定块4包括本体42，沿着所述本体42的上端面朝向其下端面方向设有台阶状，具体包括有柱头44、第一台阶46及第二台阶48，所述本体42背离所述台阶状方向设有抵持端面49，用于抵紧固定所述夹持件3。

请参阅图1，在本发明实施方式中，所述夹持件3包括相对于导丝100对称分布的三个柱状体32，所述三个柱状体32可拼接成一个完整的圆柱体，即每个柱状体32皆为1/3个圆柱体，且每个柱状体32与所述导丝100接触的内表面（图未示）皆为圆弧面，这样三爪固定可以方便牢固地夹紧所述导丝100。在本发明其他实施方式中，柱状体32的数量可为多个，只要保证多个柱状体为一个圆柱体的均分等份即可，这样可以保证所述多个柱状体能够相对于导丝100对称且均匀分布，从而产生均匀的抵持作用力。

通过所述多个固定块4的本体42卡紧固定于条形槽24中，且所述多个固定块4的抵持端面49抵持于所述夹持件3的外表面，从而使得所述三个柱状体32能夹紧固定所述导丝100，使得所述导丝100在转动过程中其轴线不发生偏移。

本实施例中，所述多个固定块4为三个，所述多个条形槽24也为三个，用以实现较优的三爪固定。在其他实施例中，所述固定块和条形槽的数量可进行变换，只要保证对称均匀分布于所述夹持件3的周围即可。

所述旋转圆台2连接于电机输出轴（图未示），或者通过传动机构（图未示）连接于电机输出轴，这样，所述旋转圆台2可在电机的带动下高速转动。

所述激光装置可为气体激光器或固定激光器，本实施例中，所述激光装置为YAG（钇铝石榴石）激光器。由于YAG激光器的输出为脉冲激光，其热影响区很小，因此，由于本发明丝端面熔球激光焊接装置的激光焊热影响区小，导丝焊接处焊后不氧化。

请参阅图5，本发明还提供一种使用上述丝端面熔球激光焊接装置的激光焊接方法，即在丝状体端面进行加工焊接的方法，下面以导丝为例，详细描述具体步骤：

步骤S1：将夹持有固定导丝的夹持件垂直固定于旋转圆台的中心，通过固定于所述旋转圆台上的固定块抵紧于所述夹持件；

其中，在该丝端面熔球激光焊接装置中，所述旋转圆台上表面的中心开设有用于容置固定所述夹持件的中心凹槽，所述夹持件可卡紧于所述中心凹槽中，并使得所述导丝垂直固定于旋转圆台的中心。

步骤S2：选择一激光器，使得所述激光器产生的激光光束与所述导丝同轴设置，并将所述激光光束的光斑大小调整至适合于焊接所述导丝；

在具体实现时，通过步骤S1保证了所述导丝垂直固定于旋转圆台的平面，通过激光器产生激光光束，通过透镜或棱镜等光学元件将所述激光光束聚焦对准所述导丝的端面，并使得所述激光光束的光斑大小调整至0.6～0.8mm。

所述激光器为YAG激光器，其型号为PB300，其峰值功率0.5～0.8kw，产生激光脉冲的脉宽为2～3ms，激光脉冲的频率50Hz～100Hz。

步骤S3：通过所述旋转圆台带动所述导丝围绕所述导丝的轴线转动；

本实施例中，所述旋转圆台的转速为20转/分以上，这样可保证所述导丝高速转动且不晃动，同时，也便于激光在丝端面焊接的熔球不发生偏心。

步骤S4：通过所述激光器产生激光光束作用于所述导丝的端部进行焊接，在所述导丝端面形成关于所述导丝对称的熔球。

其中，所述导丝在高速转动过程中进行激光焊接，由于离心力的作用下，导丝的端部形成的金属焊接熔球不会偏向一侧，从而保证了导丝的端部焊接熔球不发生偏心，即所述熔球关于所述导丝对称。

所述导丝的直径通常为0.3～3mm，一般要求在导丝端面形成的焊接熔球为半球形，且所述熔球的直径尺寸与导丝丝径相当，而导丝芯丝的直径通常为0.2～2.0mm，所述焊接熔球的直径是导丝芯丝的1.2～2.0倍。

举出一个具体例，所述导丝直径为0.5mm，所述激光光束于所述导丝端面的作用时间为110ms，在导丝端部形成的焊接熔球的直径为0.8mm。

相比于现有技术，本发明导丝端面熔球激光焊接装置及方法通过激光光束与丝状体同轴设置，且夹持件与固定块相互配合卡紧丝状体的方式，并且激光光束作用于高速转动的导丝端面进行焊接，保证了导丝的端部焊接熔球不发生偏心，且焊热影响区小，焊后不氧化，有效改善了导丝端面的焊接效果。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (10)

1.一种丝端面熔球激光焊接装置，其特征在于，包括：用于产生激光光束的激光器、圆台、用于夹持固定丝状体的夹持件以及多个固定块，所述夹持件垂直固定于所述圆台中心，所述多个固定块围绕所述丝状体的轴线均匀分布，所述多个固定块固定于所述圆台上且抵持于所述夹持件，所述激光光束与所述丝状体同轴设置。

2.根据权利要求1所述的丝端面熔球激光焊接装置，其特征在于，所述丝状体可以在圆台旋转带动下，围绕所述丝状体的轴线转动。

3.根据权利要求1或2所述的丝端面熔球激光焊接装置，其特征在于，所述丝状体为导丝、铜丝、碳针或套管。

4.根据权利要求1所述的丝端面熔球激光焊接装置，其特征在于，所述夹持件包括均匀分布的多个柱状体，每一所述柱状体为一个圆柱体的均分等份。

5.根据权利要求4所述的丝端面熔球激光焊接装置，其特征在于，每一所述柱状体与所述丝状体接触的内表面为圆弧面。

6.根据权利要求1或4或5所述的丝端面熔球激光焊接装置，其特征在于，所述圆台上表面的中心开设有用于容置固定所述夹持件的中心凹槽。

7.根据权利要求1所述的丝端面熔球激光焊接装置，其特征在于，所述圆台的中心沿其径向延伸设有多个均匀分布的条形槽，每个所述条形槽可对应卡紧固定每个所述固定块。

8.根据权利要求4或5或7所述的丝端面熔球激光焊接装置，其特征在于，所述柱状体和所述固定块的数量皆为3个。

9.一种如权利要求1～8任一项所述的丝端面熔球激光焊接装置的焊接方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将丝状体垂直放置，并使得绕其自身轴线高速旋转，通过与所述丝状体轴线同轴设置的激光器产生激光进行焊接。

10.根据权利要求9所述的丝端面熔球激光焊接装置的焊接方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：步骤S1：将夹持有丝状体的夹持件垂直固定于圆台的中心，通过固定于所述圆台上的固定块抵紧于所述夹持件；

步骤S2：选择一激光器，使得所述激光器产生的激光光束与所述丝状体同轴设置，并将所述激光光束的光斑大小调整至适合于焊接所述丝状体；

步骤S3：通过所述圆台旋转带动所述丝状体围绕所述丝状体的轴线转动；

步骤S4：通过所述激光器产生激光光束作用于所述丝状体的端部进行焊接，在所述丝状体端面形成关于所述丝状体对称的熔球。