CN115156704A - 一种减少飞溅的手持式激光焊接装置 - Google Patents

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CN115156704A CN202210616359.6A CN202210616359A CN115156704A CN 115156704 A CN115156704 A CN 115156704A CN 202210616359 A CN202210616359 A CN 202210616359A CN 115156704 A CN115156704 A CN 115156704A
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汤壹伍
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Shenzhen Huizhiguang Technology Co ltd
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Abstract

本发明提供了一种减少飞溅的手持式激光焊接装置，包括焊接头主体，所述焊接头主体内设有激光通道，激光通道内沿激光的传播方向依次设有准直镜、第一锥台透镜、聚焦镜以及第二锥台透镜。第一锥台透镜的锥角与第二锥台透镜的锥角不相等。本发明提供的手持式激光焊接装置，通过两个锥台透镜可使光束形成一个具有环状光斑+中心光斑的焊点，该形状的焊点可在金属工件表面产生一个更大更稳定的熔池，更易使金属蒸气逸出；而环形光斑能使逸出的蒸汽动能最小化，从而尽可能减少飞溅。另一方面，该形状的焊点可使熔池更稳定，在形成更稳定的熔池后无进一步熔融发生。环形光斑使材料软化并朝熔池底部偏转，从而显著减少飞溅。

Description

一种减少飞溅的手持式激光焊接装置
技术领域
本发明属于激光焊接设备领域，尤其涉及一种减少飞溅的手持式激光焊接装置。
背景技术
近年来，光纤激光器已经越来越广泛应用于金属焊接和切割领域，但在某些焊接应用中，仍然存在不尽如人意的效果，例如，焊接时易产生飞溅。
激光焊接完成后，材料或工件表面出现多的金属颗粒，附着于材料或工件表面，这就是飞溅产生的颗粒物。这些颗粒物，不仅容易划伤母材、污染焊接头盔的防护镜，且污染设备摄像头的滤光片及毛玻璃片，从而导致部件的返工、元器件受损、更严重地甚至会导致停机。
尤其是汽车行业，大量需要用到镀锌钢板、铜和铝等特定材料的焊接，以往消除飞溅的方式是通过牺牲激光器固有的优势，大大降低加工能力和效率。
为此，有必要研发一种新型的可减少飞溅的激光焊接装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种手持式激光焊接装置，其可以减少焊接金属工件时产生的飞溅。
本发明是这样实现的，一种减少飞溅的手持式激光焊接装置，包括焊接头主体，所述焊接头主体内设有激光通道，其特征在于，所述激光通道内沿激光的传播方向依次设有准直镜、第一锥台透镜、聚焦镜以及第二锥台透镜；所述第一锥台透镜的大头端朝向所述准直镜，所述第二锥台透镜的小头端朝向所述聚焦镜；并且，所述第一锥台透镜的锥角与第二锥台透镜的锥角不相等。
进一步的，所述所述激光通道内还设置有变倍镜，所述变倍镜位于所述准直镜与第一锥台透镜之间。
进一步的，所述焊接头主体上对应所述变倍镜的位置设有用于使所述变倍镜沿光路传播方向往复移动的第一调节结构。
进一步的，所述焊接头主体上对应所述第二锥台透镜的位置设有用于使所述第二锥台透镜沿光路传播方向往复移动的第二调节结构。
进一步的，所述第一锥台透镜和/或第二锥台透镜的锥角为5度～15度。
进一步的，所述第一锥台透镜左锥角与右锥角相等；第二锥台透镜的左锥角与右锥角相等。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：
本发明提供的手持式激光焊接装置，其焊接头主体内部的激光通道内依次设有准直镜、第一锥台透镜、聚焦镜以及第二锥台透镜。通过两个锥台透镜可使光束形成一个具有环状光斑+中心光斑的焊点，该形状的焊点可在金属工件表面产生一个更大更稳定的熔池，更易使金属蒸气逸出；而环形光斑能使逸出的蒸汽动能最小化，从而尽可能减少飞溅。
另一方面，该形状的焊点可使熔池更稳定，在形成更稳定的熔池后无进一步熔融发生。环形光斑使材料软化并朝熔池底部偏转(凹陷)，从而显著减少飞溅。
附图说明
图1是本发明实施例提供的手持式激光焊接装置内部光路的传播路径示意图；
图2是本发明实施例提供的手持式激光焊接装置的焊点示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。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。
请参阅图1，示出了本发明提供的一较佳实施例，一种减少飞溅的手持式激光焊接装置，包括焊接头主体，焊接头主体内设有激光通道，激光通道内沿激光的传播方向依次设有准直镜1、变倍镜2、第一锥台透镜3、聚焦镜4以及第二锥台透镜5。
其中，第一锥台透镜3的大头端朝向准直镜1，第二锥台透镜5的小头端朝向聚焦镜4。第一锥台透镜3与第二锥台透镜5的锥角不相等。
于本实施例中，第一锥台透镜3和第二锥台透镜5的锥角范围为5度～15度。并且，第一锥台透镜3左锥角与右锥角相等；第二锥台透镜5的左锥角与右锥角相等。
变倍镜2为变倍扩束镜，用于扩大光束的宽度，于本实施例中，采用两倍的变倍镜2。准直镜1的焦距f＝110mm，聚焦镜4的焦距f＝240mm。
本实施例提供的手持式激光焊接装置，通过两个锥角不相等的锥台透镜可使光束形成一个具有环状光斑+中心光斑的焊点(如图2所示)，该形状的焊点可在金属工件表面产生一个更大更稳定的熔池，更易使金属蒸气逸出；而环形光斑能使逸出的蒸汽动能最小化，从而尽可能减少飞溅。
另一方面，该形状的焊点可使熔池更稳定，在形成更稳定的熔池后无进一步熔融发生。环形光斑使材料软化并朝熔池底部偏转(凹陷)，从而显著减少飞溅。
焊接头主体上对应变倍镜2的位置设有用于使变倍镜2沿光路传播方向往复移动的第一调节结构。通过操作第一调节结构，可使变倍镜向左或右移动，从而实现调节中心焊点大小的目的。
焊接头主体上对应第二锥台透镜5的位置设有用于使第二锥台透镜5沿光路传播方向往复移动的第二调节结构。通过操作第二调节结构，可使第二锥台透镜5向左或右移动，从而实现调节环状光斑大小的目的。
本实施例不限定上述第一调节结构以及第二调节结构的具体形状，例如，其可以是拧动的结构，也可以是直线推动的结构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种减少飞溅的手持式激光焊接装置，包括焊接头主体，所述焊接头主体内设有激光通道，其特征在于，所述激光通道内沿激光的传播方向依次设有准直镜、第一锥台透镜、聚焦镜以及第二锥台透镜；所述第一锥台透镜的大头端朝向所述准直镜，所述第二锥台透镜的小头端朝向所述聚焦镜；并且，所述第一锥台透镜的锥角与第二锥台透镜的锥角不相等。
2.如权利要求1所述的的手持式激光焊接装置，其特征在于，所述所述激光通道内还设置有变倍镜，所述变倍镜位于所述准直镜与第一锥台透镜之间。
3.如权利要求2所述的的手持式激光焊接装置，其特征在于，所述焊接头主体上对应所述变倍镜的位置设有用于使所述变倍镜沿光路传播方向往复移动的第一调节结构。
4.如权利要求1至3中任一项所述的的手持式激光焊接装置，其特征在于，所述焊接头主体上对应所述第二锥台透镜的位置设有用于使所述第二锥台透镜沿光路传播方向往复移动的第二调节结构。
5.如权利要求1至3中任一项所述的的手持式激光焊接装置，其特征在于，所述第一锥台透镜和/或第二锥台透镜的锥角为5度～15度。
6.如权利要求1至3中任一项所述的的手持式激光焊接装置，其特征在于，所述第一锥台透镜左锥角与右锥角相等；第二锥台透镜的左锥角与右锥角相等。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115592263A (zh) * 2022-12-14 2023-01-13 深圳市汉威激光设备有限公司（Cn） 圆形光束变点环光束且能量分布可调焊接头

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