CN105252143A - 一种大功率真空激光焊接装置 - Google Patents

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Abstract

一种大功率真空激光焊接装置，它涉及一种激光焊接装置，具体涉及一种大功率真空激光焊接装置。本发明为了解决现有真空激光焊接装置激光透射窗口保护不足，激光焊接喷射的等离子体蒸汽影响激光传输的问题。本发明包括激光头、激光透射组件、真空室组件和工作台组件，工作台组件设置在真空室组件内，激光透射组件安装在真空室组件上，激光头发出的激光束通过激光透射组件透射到工作台组件上的工件上。本发明属于焊接领域。

Description

一种大功率真空激光焊接装置
技术领域
本发明涉及一种激光焊接装置，具体涉及一种大功率真空激光焊接装置，属于焊接领域。
背景技术
激光焊接和电子束焊接是工业生产中两种最普遍的高能束焊接技术。激光焊接和电子束焊接因其不同加工特点在工业生产中具有各自的优势。一般情况下，电子束焊接因其极强的穿透能力在厚板焊接具有较大的优势；而激光焊接因其快速高效的特点被广泛应用在薄板焊接。但是近些年工业激光器得到了飞速发展，功率大、光束质量高的光纤激光器和碟片激光器不断涌现。激光焊接在厚板深熔焊方面的应用备受关注，激光焊接在厚板焊接的应用越来越多。研究发现，激光焊接的熔深并不是随着激光功率的增加而线性增加。当激光功率增加到一定程度，由于等离子体的屏蔽效应激光深熔焊的熔深不再增加，甚至焊接过程可能终止。真空激光焊接的提出为激光焊接在深熔焊方面的应用提供了新的途径。研究表明：真空激光焊接可以显著增加熔深，具有和电子束焊接相近的穿透能力。并且真空激光焊接不需要射线保护，对材料的适用性相对于电子束焊接更广。
现有的真空激光焊接装置一般通过一块激光透射镜片使激光入射到真空室内实施激光焊接过程。在实际生产中，大功率激光焊接产生的等离子体羽烟会沉积在激光透射镜片上，一方面严重影响激光的传输，降低焊接质量；另一方面激光透射镜片造价高，不易频繁更换。这严重影响真空激光焊接的实际应用。
发明内容
本发明为解决现有真空激光焊接装置激光透射窗口保护不足，激光焊接喷射的等离子体蒸汽影响激光传输的问题，进而提出一种大功率真空激光焊接装置。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括激光头、激光透射组件、真空室组件和工作台组件，工作台组件设置在真空室组件内，激光透射组件安装在真空室组件上，激光头发出的激光束通过激光透射组件透射到工作台组件上的工件上。
进一步的，所述真空室组件包括一级真空室、二级真空室和套筒，二级真空室通过套筒安装在一级真空室顶壁的内侧，一级真空室顶壁的中部开有第一透射孔，二级真空室底面的中部开有第二透射通孔，第一透射通孔、第二透射通孔组成激光束通道。
进一步的，所述真空室组件还包括抽气阀、气体收集器、送气阀、送气喷嘴、抽气泵和气瓶，气体收集器和送气喷嘴设置在二级真空室内，气体收集器通过抽气阀与抽气泵连接，气体收集器通过送气阀与气瓶连接。
进一步的，所述激光透射组件包括激光透射镜片、压紧盖板、多个螺栓和密封橡胶圈，透射镜片通过压紧盖板安装在第一透射通孔的外侧，压紧盖板通过多个螺栓与一级真空室顶壁的外侧连接，激光透射镜片与压紧盖板之间设有密封橡胶圈。
进一步的，所述激光透射组件还包括防飞溅镜片、多个吊杆和托盘，托盘设置在二级真空室内，托盘通过多个吊杆与二级真空室顶壁的内侧连接，防飞溅镜片安装在托盘上。
进一步的，所述激光透射组件还包括水冷循环机构，激光透射镜片的四周设有水冷通道，水冷循环机构与水冷通道连接。
进一步的，所述真空室组件还包括旁抽阀、放气阀和真空泵，旁抽阀和放气阀并排安装在一级真空室的侧壁上，旁抽阀与真空泵连接。
进一步的，所述工作台组件包括移动平台、工作台底座、多个支撑杆、变速电机和连杆，工作台底座通过多个支撑杆安装在一级真空室的内底面上，移动平台安装在工作台底座上，移动平台的一端通过连杆与设置在一级真空室外的变速电机连接。
本发明的有益效果是：1、本发明激光头置于真空室外部，激光通过激光透射镜片进入真空室进行激光焊接，真空空间利用率高；2、采用两级真空室结构设计，有效避免了常规真空激光焊接装置对激光透射窗口保护不足的难题；3、有效消除等离子对激光焊接的干扰，避免了频繁更换激光透射镜片和反射镜片，并配水冷循环装置可长时间稳定工作；4、由于本装置良好的保护效果，可进行超大功率的真空激光焊接，获得极大熔深的真空激光焊接焊缝。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图，图2是真空室组件的主剖视图，图3是图2的左剖视图，图4是图2的俯视剖视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种大功率真空激光焊接装置包括激光头1、激光透射组件2、真空室组件3和工作台组件4，工作台组件4设置在真空室组件3内，激光透射组件2安装在真空室组件3上，激光头1发出的激光束通过激光透射组件2透射到工作台组件4上的工件上。激光头1为工业激光焊接头，固定于焊接机器人上，连接工业激光器使用，并且位于真空室组件3的上方，激光器可以为YCO2激光器、YAG激光器或碟片激光器。
具体实施方式二：结合图2至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种大功率真空激光焊接装置的真空室组件3包括一级真空室3-1、二级真空室3-2和套筒3-3，二级真空室3-2通过套筒3-3安装在一级真空室3-1顶壁的内侧，一级真空室3-1顶壁的中部开有第一透射孔3-1-1，二级真空室3-2底面的中部开有第二透射通孔3-2-1，第一透射通孔3-1-1、第二透射通孔3-2-1组成激光束通道。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种大功率真空激光焊接装置的真空室组件3还包括抽气阀3-4、气体收集器3-5、送气阀3-6、送气喷嘴3-7、抽气泵5和气瓶8，气体收集器3-5和送气喷嘴3-7设置在二级真空室3-2内，气体收集器3-5通过抽气阀3-4与抽气泵5连接，气体收集器3-5通过送气阀3-6与气瓶8连接。同时打开送气阀3-6和抽气阀3-4，气瓶8内的保护气体通过所述送气喷嘴3-7在二级真空室内喷出。与所述气体喷射嘴3-7相对的气体收集装置3-5与抽气泵5相连，抽气泵5处于工作状态，抽取送气喷嘴3-7喷射的气体，在两级真空室之间通孔上方形成强烈的气帘，吹散激光焊接等离子体，对防飞溅镜片2-5和激光透射镜片2-1形成有效保护。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图2至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种大功率真空激光焊接装置的激光透射组件2包括激光透射镜片2-1、压紧盖板2-2、多个螺栓2-3和密封橡胶圈2-4，透射镜片2-1通过压紧盖板2-2安装在第一透射通孔3-1-1的外侧，压紧盖板2-2通过多个螺栓2-3与一级真空室3-1顶壁的外侧连接，激光透射镜片2-1与压紧盖板2-2之间设有密封橡胶圈2-4。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式五：结合图2至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种大功率真空激光焊接装置的激光透射组件2还包括防飞溅镜片2-5、多个吊杆2-6和托盘2-7，托盘2-7设置在二级真空室3-2内，托盘2-7通过多个吊杆2-6与二级真空室3-2顶壁的内侧连接，防飞溅镜片2-5安装在托盘2-7上。防飞溅镜片2-5具有一定阻止等离子体沉积于激光透射镜片2-1的保护效应。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图2至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种大功率真空激光焊接装置的激光透射组件2还包括水冷循环机构9，激光透射镜片2-1的四周设有水冷通道2-8，水冷循环机构9与水冷通道2-8连接。水冷循环机构9工作，维持激光透射镜片2-1性能稳定。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。
具体实施方式七：结合图2至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种大功率真空激光焊接装置的真空室组件3还包括旁抽阀3-8、放气阀3-9和真空泵6，旁抽阀3-8和放气阀3-8并排安装在一级真空室3-1的侧壁上，旁抽阀3-8与真空泵6连接。工件置于移动平台4-1上，关闭真空室3折页门，利用真空泵6对真空室3抽取真空，达到预定真空度后，激光头控制激光穿过激光透射镜片2-1和防飞溅镜片2-5入射在工件上，防飞溅镜片2-5具有一定阻止等离子体沉积于激光透射镜片2-1的保护效应，移动平台3-1移动，完成真空激光焊接过程。在这个工程中，水冷循环装置工作，维持激光透射镜片2-1性能稳定。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式八：结合图2至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种大功率真空激光焊接装置的工作台组件4包括移动平台4-1、工作台底座4-2、多个支撑杆4-3、变速电机7和连杆7-1，工作台底座4-2通过多个支撑杆4-3安装在一级真空室4-3的内底面上，移动平台4-1安装在工作台底座4-2上，移动平台4-1的一端通过连杆7-1与设置在一级真空室3-1外的变速电机7连接。在焊接前预先设定焊接速度，可完成不同速度的真空激光焊接。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

Claims (8)

1.一种大功率真空激光焊接装置，其特征在于：所述一种大功率真空激光焊接装置包括激光头(1)、激光透射组件(2)、真空室组件(3)和工作台组件(4)，工作台组件(4)设置在真空室组件(3)内，激光透射组件(2)安装在真空室组件(3)上，激光头(1)发出的激光束通过激光透射组件(2)透射到工作台组件(4)上的工件上。
2.根据权利要求1所述一种大功率真空激光焊接装置，其特征在于：所述真空室组件(3)包括一级真空室(3-1)、二级真空室(3-2)和套筒(3-3)，二级真空室(3-2)通过套筒(3-3)安装在一级真空室(3-1)顶壁的内侧，一级真空室(3-1)顶壁的中部开有第一透射孔(3-1-1)，二级真空室(3-2)底面的中部开有第二透射通孔(3-2-1)，第一透射通孔(3-1-1)、第二透射通孔(3-2-1)组成激光束通道。
3.根据权利要求2所述一种大功率真空激光焊接装置，其特征在于：所述真空室组件(3)还包括抽气阀(3-4)、气体收集器(3-5)、送气阀(3-6)、送气喷嘴(3-7)、抽气泵(5)和气瓶(8)，气体收集器(3-5)和送气喷嘴(3-7)设置在二级真空室(3-2)内，气体收集器(3-5)通过抽气阀(3-4)与抽气泵(5)连接，气体收集器(3-5)通过送气阀(3-6)与气瓶(8)连接。
4.根据权利要求1或2所述一种大功率真空激光焊接装置，其特征在于：所述激光透射组件(2)包括激光透射镜片(2-1)、压紧盖板(2-2)、多个螺栓(2-3)和密封橡胶圈(2-4)，透射镜片(2-1)通过压紧盖板(2-2)安装在第一透射通孔(3-1-1)的外侧，压紧盖板(2-2)通过多个螺栓(2-3)与一级真空室(3-1)顶壁的外侧连接，激光透射镜片(2-1)与压紧盖板(2-2)之间设有密封橡胶圈(2-4)。
5.根据权利要求4所述一种大功率真空激光焊接装置，其特征在于：所述激光透射组件(2)还包括防飞溅镜片(2-5)、多个吊杆(2-6)和托盘(2-7)，托盘(2-7)设置在二级真空室(3-2)内，托盘(2-7)通过多个吊杆(2-6)与二级真空室(3-2)顶壁的内侧连接，防飞溅镜片(2-5)安装在托盘(2-7)上。
6.根据权利要求4所述一种大功率真空激光焊接装置，其特征在于：所述激光透射组件(2)还包括水冷循环机构(9)，激光透射镜片(2-1)的四周设有水冷通道(2-8)，水冷循环机构(9)与水冷通道(2-8)连接。
7.根据权利要求2所述一种大功率真空激光焊接装置，其特征在于：所述真空室组件(3)还包括旁抽阀(3-8)、放气阀(3-9)和真空泵(6)，旁抽阀(3-8)和放气阀(3-8)并排安装在一级真空室(3-1)的侧壁上，旁抽阀(3-8)与真空泵(6)连接。
8.根据权利要求1或2所述一种大功率真空激光焊接装置，其特征在于：所述工作台组件(4)包括移动平台(4-1)、工作台底座(4-2)、多个支撑杆(4-3)、变速电机(7)和连杆(7-1)，工作台底座(4-2)通过多个支撑杆(4-3)安装在一级真空室(4-3)的内底面上，移动平台(4-1)安装在工作台底座(4-2)上，移动平台(4-1)的一端通过连杆(7-1)与设置在一级真空室(3-1)外的变速电机(7)连接。
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