CN110435160A - 一种激光焊接头及激光焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及焊接技术领域，具体公开了一种激光焊接头及激光焊接方法。其中，激光焊接头包括激光出射组件，用于出射平行的激光束；激光成丝组件，包括相距设置的锥透镜和丝长调整组件，所述锥透镜位于所述激光出射组件的出光侧，用于形成第一激光光丝；所述丝长调整组件位于所述锥透镜的出光侧，用于调整所述第一激光光丝的丝长，以使所述丝长不小于待焊接件的厚度。本发明提供的激光焊接头使得待焊接件焊接界面受热均匀，避免待焊接件在拼接焊时变形，避免待焊接件的下部焊缝处产生气泡，提高焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种激光焊接头及激光焊接方法。
背景技术
现有的工件，尤其是塑料的拼接焊是将两块塑料拼接在一起，需要在塑料两边加压，以使需要焊接的两个面相接触，然后通过加热或超声波将两块塑料拼在一起，但这种焊接方法操作工序复杂。另外一种塑料的焊接方法是激光拼接焊，但是现有的激光拼接焊容易导致工件变形，且工件下部焊缝处易产生气泡或焊缝处受热不均等影响焊接质量，而无法满足拼接要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光焊接头，以解决激光拼接焊容易导致工件变形，且工件下部焊缝处易产生气泡或焊缝处受热不均等影响焊接质量的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种激光焊接头，包括：
激光出射组件，用于出射平行的激光束；
激光成丝组件，包括相距设置的锥透镜和丝长调整组件，所述锥透镜位于所述激光出射组件的出光侧，用于形成第一激光光丝；所述丝长调整组件位于所述锥透镜的出光侧，用于调整所述第一激光光丝的丝长，以使所述丝长不小于待焊接件的厚度。
作为优选，所述丝长调整组件包括间隔设置的第一准直镜和聚焦镜，所述第一准直镜位于所述锥透镜和所述聚焦镜之间。
作为优选，所述激光出射组件包括准直输出激光出射器，所述准直输出激光出射器被配置为出射平行的所述激光束。
作为优选，所述激光出射组件包括发散输出激光发射器和设置于所述发散输出激光发射器的出射端的光束路径改变件，所述发散输出激光发射器被配置为出射发散的所述激光束，所述光束路径改变件被配置为将发散的所述激光束转成平行的所述激光束。
作为优选，所述光束路径改变件为第二准直镜。
作为优选，所述锥透镜包括相对设置的平面和尖端，所述尖端朝向所述激光出射组件设置，或所述尖端背离所述激光出射组件设置。
作为优选，所述锥透镜为圆锥透镜或三棱锥透镜。
作为优选，所述激光成丝组件被配置为能够更换所述第一准直镜和所述聚焦镜中的至少一个，以改变所述第一准直镜和所述聚焦镜的焦距比。
本发明的又一个目的是提供一种激光焊接方法，以提高待焊接件的焊接界面受热均匀性，避免待焊接件在拼接焊过程中发生变形，及避免待焊接件的下部焊缝处产生气泡。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种激光焊接方法，使用如上所述的激光焊接头，焊接待焊接件时，将所述待焊接件设置于丝长调节后的激光光丝处。
作为优选，根据所述待焊接件的厚度，选择第一准直镜和/或聚焦镜，使调节后的丝长大于或等于所述待焊接件的厚度。
本发明的有益效果：激光束经过丝长调整组件后可以改变第一激光光丝的长度，且第一激光光丝的长度与聚焦镜和第一准直镜的焦距比呈正相关的关系，也就是说，第一准直镜的焦距为L1，聚焦镜的焦距比为L2，L2/L1的值越大，则第二激光光丝的长度也越大。通过设置丝长调整组件，可以使得丝长改变后的激光光丝的长度不小于待焊接件的厚度，从而使得待焊接件的焊接界面受热均匀，避免待焊接件在拼接焊过程中发生变形，及避免待焊接件的下部焊缝处产生气泡，有效提高焊接质量，及焊接产品的成品率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的激光焊接头的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的又一激光焊接头的结构示意图。
图中：
11、准直输出激光出射器；12、发散输出激光发射器；13、第二准直镜；
21、锥透镜；22、第一准直镜；23、聚焦镜；
31、第一激光光丝；32、第二激光光丝；
4、待焊接件。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
本发明中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上”、“下”是指本发明提供的激光焊接头在正常使用情况下定义的。这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本发明保护范围的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例提供了一种激光焊接头，用于工件的拼接焊中，以根据待焊接件4的厚度，形成相应长度的激光光丝，提高待焊接件4的焊接界面受热均匀性，避免待焊接件4在拼接焊过程中发生变形，及避免待焊接件4的下部焊缝处产生气泡，有效提高焊接质量，及焊接产品的成品率。
如图1和图2所示，本实施例提供的激光焊接头包括激光出射组件和激光成丝组件。激光出射组件用于出射平行的激光束。
激光成丝组件包括相距设置的锥透镜21和丝长调整组件，相距设置是指锥透镜21和丝长调整组件之间具有间隙。锥透镜21位于激光出射组件的出光侧，用于形成第一激光光丝31；具体地，激光束穿过锥透镜21，并在锥透镜21的靠近丝长调整组件的一侧形成第一激光光丝31。丝长调整组件位于锥透镜21的出光侧，用于调整第一激光光丝31的丝长，以使丝长不小于待焊接件4的厚度。在本实施例中，将经过丝长调整组件后形成的激光光丝称为第二激光光丝32，第二激光光丝32为经过丝长调整后的激光光丝。
优选地，锥透镜21的入射平面和出射平面中的一个与平行的激光束垂直。激光束由锥透镜21的轴线处形成环形激光束，激光束在锥透镜21后方交叉形成干涉光，即形成第一激光光丝31。
丝长调整组件包括间隔设置的第一准直镜22和聚焦镜23，第一准直镜22位于锥透镜21和聚焦镜23之间。即激光束经过锥透镜21后依次射入第一准直镜22和聚焦镜23后形成第二激光光丝32。具体地，第一准直镜22与锥透镜21的间距由第一激光光丝31的位置而定，即需要满足将第一激光光丝31成像到第一准直镜22的焦面位置。
第一激光光丝31经过第一准直镜22和聚焦镜23后可以改变丝长得到第二激光光丝32，且第二激光光丝32的长度与聚焦镜23和第一准直镜22的焦距比呈正相关的关系，也就是说，第一准直镜22的焦距为L1，聚焦镜23的焦距比为L2，L2/L1的值越大，则第二激光光丝32的长度也越大。通过设置第一准直镜22和聚焦镜23可以根据待焊接件4的厚度，形成相应长度的第二激光光丝32，优选地，第二激光光丝32的长度不小于待焊接件4的厚度，从而使得待焊接件4的焊接界面受热均匀。具体地，第二激光光丝32是指激光沿传输方向汇聚，形成的汇聚光束，第二激光光丝32的长度是指激光沿传输方向汇聚的汇聚光束的长度。
优选地，激光成丝组件被配置为能够更换第一准直镜22和聚焦镜23中的至少一个，以改变第一准直镜22和聚焦镜23的焦距比，从而使得激光焊接头能够适应不同规格的待焊接件4，提高激光焊接头的使用范围。
如图1所示，激光出射组件包括发散输出激光发射器12和设置于发散输出激光发射器12的出射端的光束路径改变件。优选地，光束路径改变件为第二准直镜13，发散输出激光发射器12被配置为出射发散的激光束，第二准直镜13被配置为将发散的激光束转成平行的激光束，以使射入锥透镜21内的激光束为平行光束。发散输出激光发射器12的激光经过其内的光纤传出后射出发散激光束。
在其他实施例中，如图2所示，还可以是，激光出射组件包括准直输出激光出射器11，准直输出激光出射器11被配置为出射平行的激光束。
更进一步地，锥透镜21包括相对设置的平面和尖端，尖端背离激光出射组件设置。当然，在其他实施例中，还可以是尖端朝向激光出射组件设置。只要能够使激光束由锥透镜21的轴线处分成形成环形激光束即可。具体地，锥透镜21为圆锥透镜或三棱锥透镜。
待焊接件4可以为塑料或其他透明材料中的一种，透明材料可以为玻璃、蓝宝石或液晶屏等透过出射激光的材料中的一种。第二激光光丝32的长度大于或等于待焊接件4的厚度，以使待焊接件4焊接位置受热均匀。
本实施例还提供了一种激光焊接方法，以提高待焊接件4的焊接界面受热均匀性，避免待焊接件4在拼接焊过程中发生变形，及避免待焊接件4的下部焊缝处产生气泡，有效提高焊接质量，及焊接产品的成品率。
该激光焊接方法使用上述的激光焊接头，焊接待焊接件4时，将待焊接件4设置于第二激光光丝32处。
更进一步地，在焊焊接件4前，根据待焊接件4的厚度，选择第一准直镜22和/或聚焦镜23，使第二激光光丝32的长度大于或等于待焊接件4的厚度。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光焊接头，其特征在于，包括：
激光出射组件，用于出射平行的激光束；
激光成丝组件，包括相距设置的锥透镜(21)和丝长调整组件，所述锥透镜(21)位于所述激光出射组件的出光侧，用于形成第一激光光丝(31)；所述丝长调整组件位于所述锥透镜(21)的出光侧，用于调整所述第一激光光丝(31)的丝长，以使所述丝长不小于待焊接件(4)的厚度。
2.根据权利要求1所述的激光焊接头，其特征在于，所述丝长调整组件包括间隔设置的第一准直镜(22)和聚焦镜(23)，所述第一准直镜(22)位于所述锥透镜(21)和所述聚焦镜(23)之间。
3.根据权利要求1所述的激光焊接头，其特征在于，所述激光出射组件包括准直输出激光出射器(11)，所述准直输出激光出射器(11)被配置为出射平行的所述激光束。
4.根据权利要求1所述的激光焊接头，其特征在于，所述激光出射组件包括发散输出激光发射器(12)和设置于所述发散输出激光发射器(12)的出射端的光束路径改变件，所述发散输出激光发射器(12)被配置为出射发散的所述激光束，所述光束路径改变件被配置为将发散的所述激光束转成平行的所述激光束。
5.根据权利要求4所述的激光焊接头，其特征在于，所述光束路径改变件为第二准直镜(13)。
6.根据权利要求1所述的激光焊接头，其特征在于，所述锥透镜(21)包括相对设置的平面和尖端，所述尖端朝向所述激光出射组件设置，或所述尖端背离所述激光出射组件设置。
7.根据权利要求1所述的激光焊接头，其特征在于，所述锥透镜(21)为圆锥透镜或三棱锥透镜。
8.根据权利要求2所述的激光焊接头，其特征在于，所述激光成丝组件被配置为能够更换所述第一准直镜(22)和所述聚焦镜(23)中的至少一个，以改变所述第一准直镜(22)和所述聚焦镜(23)的焦距比。
9.一种激光焊接方法，其特征在于，使用权利要求1-8任意一项所述的激光焊接头，焊接待焊接件(4)时，将所述待焊接件(4)设置于丝长调节后的激光光丝处。
10.根据权利要求9所述的激光焊接方法，其特征在于，根据所述待焊接件(4)的厚度，选择第一准直镜(22)和/或聚焦镜(23)，使调节后的丝长大于或等于所述待焊接件(4)的厚度。
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