CN116161859A - 一种玻璃管的激光焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃管的激光焊接方法，其特征在于：分别提供三个激光束，控制激光束的传输方向和聚焦点，使三个激光束的聚焦点分别扫描待焊接玻璃管的环形管壁的三分之一并对玻璃管壁进行焊接，通过三个激光束的扫描范围的组合，实现对整个玻璃管环形管壁的激光横向焊接。本发明不需要移动或转动玻璃管即可实现对玻璃管的激光横向焊接，能够很好地控制焊接精度，提升焊接效率。

Description

一种玻璃管的激光焊接方法

技术领域

本发明涉及一种激光加工方法，具体涉及一种激光焊接方法，尤其适用于玻璃管的加工。

背景技术

在进行化学实验、物理实验和生物实验的过程中，经常使用玻璃管，尤其是在进行各种酸碱性溶液的实验时，玻璃管具有耐高温、耐腐蚀、不渗漏等优点。对玻璃管进行焊接加工，是玻璃管应用过程中的重要工序。

现有技术中，玻璃管的焊接方法包括热风焊、火焰焊和激光焊接等。其基本作用原理是，将待焊接部位加热到玻璃软化温度之上，使得待焊接的玻璃管两端彼此弥合，从而实现焊接。针对玻璃管这种特殊的材料和形态，无论是火焰焊接还是激光焊接，通常采用固定加热位置，旋转玻璃管的方式完成对玻璃管一周的焊接。由于加入了机械移动的旋转部件，其精度和效率受到一定影响。并且由于材料本身对理想圆柱状的偏离，可能导致焊接无法顺利完成。

因此，机械运动导致的控制偏差，是影响玻璃管焊接精度的一个重要因素。寻求一种在焊接时不需要对玻璃管进行机械运动控制的焊接方法，对于提高玻璃管的焊接精度有着重要意义。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种玻璃管的激光焊接方法，以提高玻璃管的激光焊接加工精度和效率，保证玻璃管焊接的效果。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种玻璃管的激光焊接方法，提供一个激光束，利用第一分束装置将激光束分为第一激光束和中间激光束，利用第二分束装置将中间激光束分为第二激光束和第三激光束，通过多个反射镜分别调整中间激光束、第二激光束、第三激光束的照射方向，利用振镜和场镜调整激光束的聚焦位置，使三个激光束的聚焦点分别扫描待焊接玻璃管的环形管壁的三分之一并对玻璃管壁进行焊接，通过三个激光束的扫描范围的组合，实现对整个玻璃管环形管壁的激光焊接。

上述技术方案中，通过两次分束，获得三个激光束，控制每个激光束分别扫描玻璃管的三分之一管壁，由此实现对整个玻璃管的焊接。在此过程中，不需要移动或转动玻璃管，而是由三个振镜分别控制三个激光束的聚焦位置，实现对玻璃管壁的扫描。因此焊接过程中玻璃管不存在机械运动，保证了焊接质量。

优选的技术方案，所述振镜为三维振镜，通过三维振镜控制，使激光束的聚焦点在平移过程中保持在玻璃管管壁上。

上述技术方案中，所述第一分束装置为第一半透半反镜，设置第一半透半反镜的透过率使得中间激光束的功率为第一激光束的功率的两倍。

所述第二分束装置为第二半透半反镜，设置第二半透半反镜的透过率使得第二激光束和第三激光束的功率相同。

通过上述设置，可以保证三个激光束具有接近的功率。

进一步的技术方案，采用光束监控相机拍摄光束聚焦点，确认光束作用于玻璃管壁的位置，并将位置信息反馈给振镜系统，以精确调整光束作用点的位置。一般情况下，如果玻璃管的形状圆整、公差小，只需要根据设定好的聚焦点扫描路径控制振镜即可，但如果玻璃管的形状存在一定的公差，则可以通过设置光束监控相机实现反馈控制，对扫描路径进行微调，以优化激光加工质量。

上述技术方案中，所述激光束采用光纤激光器、固体激光器或二氧化碳气体激光器生成，由场镜进行激光束聚焦。

本发明的方法可以通过玻璃管的激光焊接装置实现，一种激光焊接装置可以是，在激光器的输出激光光路上设置第一半透半反镜，第一半透半反镜的透射光为第一激光束，照射在待焊接玻璃管上，反射光为中间激光束，所述中间激光束经第一反射镜到达第二半透半反镜，第二半透半反镜的反射光为第二激光束，照射在待焊接玻璃管上，第二激光束与第一激光束间的夹角为120°，第二半透半反镜的透射光为第三激光束，第三激光束经过第二反射镜和第三反射镜后照射在待焊接玻璃管上，第三激光束与第一激光束和第二激光束的夹角分别为120°，在第一激光束、第二激光束、第三激光束照射到待焊接玻璃管的光路中分别设置有振镜和场镜，使三个激光束的聚焦点分别扫描照射待焊接玻璃管的环形管壁的三分之一。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明利用两个分束装置，获得功率接近的三个激光束，利用激光束的偏转实现对玻璃管壁焊接位置的改变，三个激光束的聚焦点分别扫描待焊接玻璃管的环形管壁的三分之一，从而覆盖整个环形管壁，不需要移动或转动玻璃管即可实现对玻璃管的激光焊接。

2、由于在焊接过程中不存在对玻璃管的机械移动或转动，能够很好地控制焊接精度，提升焊接效率。

附图说明

图1是本发明实施例的光路结构示意图。

其中：1、激光器；2、第一半透半反镜；3、振镜；4、场镜；5、第一反射镜；6、第二半透半反镜；7、第二反射镜；8、第三反射镜；9、玻璃管。

实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：一种玻璃管的激光焊接方法，提供一个激光束，利用第一分束装置将激光束分为第一激光束和中间激光束，利用第二分束装置将中间激光束分为第二激光束和第三激光束，通过多个反射镜分别调整中间激光束、第二激光束、第三激光束的照射方向，利用振镜和场镜调整激光束的聚焦位置，使三个激光束的聚焦点分别扫描待焊接玻璃管的环形管壁的三分之一并对玻璃管壁进行焊接，通过三个激光束的扫描范围的组合，实现对整个玻璃管环形管壁的激光焊接。

为实现上述焊接方法，参见图1所示，提供了一种玻璃管的激光焊接装置，包括玻璃管夹持机构（图中未画出），用于夹持固定待焊接玻璃管9。

激光器1采用绿光纳秒脉冲光纤激光器，输出光路中设置有第一半透半反镜2、第一反射镜5、第二半透半反镜6、第二反射镜7、第三反射镜8。激光器1发出的光被第一半透半反镜2分束，透射光为第一激光束，反射光为中间激光束，中间激光束被第一反射镜5反射到达第二半透半反镜6，反射光为第二激光束，透射光为第三激光束，第三激光束由第二反射镜7、第三反射镜8改变方向，使得第一激光束、第二激光束、第三激光束两两间隔120°照射到待焊接玻璃管9上。

第一激光束、第二激光束、第三激光束的照射光路中，分别设置有振镜3和场镜4，由场镜进行激光束聚焦，由振镜调整激光束的聚焦位置，使三个激光束的聚焦点分别扫描待焊接玻璃管的环形管壁的三分之一并对玻璃管壁进行焊接。

为保证光束扫描聚焦焊接效果，本实施例中，设有光束监控相机，光束监控相机拍摄光束聚焦点，光束监控相机的输出连接传输至振镜的控制系统，对振镜进行反馈控制，以精确调整光束作用点的位置。光束监控相机可以配置绿光滤光片，以降低过强的绿激光被显示的强度和对探测的干扰。

Claims (6)

1.一种玻璃管的激光焊接方法，其特征在于：提供一个激光束，利用第一分束装置将激光束分为第一激光束和中间激光束，利用第二分束装置将中间激光束分为第二激光束和第三激光束，通过多个反射镜分别调整中间激光束、第二激光束、第三激光束的照射方向，利用振镜和场镜调整激光束的聚焦位置，使三个激光束的聚焦点分别扫描待焊接玻璃管的环形管壁的三分之一并对玻璃管壁进行焊接，通过三个激光束的扫描范围的组合，实现对整个玻璃管环形管壁的激光焊接。

2.根据权利要求1所述的玻璃管的激光焊接方法，其特征在于：所述振镜为三维振镜，通过三维振镜控制，使激光束的聚焦点在平移过程中保持在玻璃管管壁上。

3.根据权利要求1所述的玻璃管的激光焊接方法，其特征在于：所述第一分束装置为第一半透半反镜，设置第一半透半反镜的透过率使得中间激光束的功率为第一激光束的功率的两倍。

4.根据权利要求1所述的玻璃管的激光焊接方法，其特征在于：所述第二分束装置为第二半透半反镜，设置第二半透半反镜的透过率使得第二激光束和第三激光束的功率相同。

5.根据权利要求1所述的玻璃管的激光焊接方法，其特征在于：采用光束监控相机拍摄光束聚焦点，确认光束作用于玻璃管壁的位置，并将位置信息反馈给振镜系统，以精确调整光束作用点的位置。

6.根据权利要求1所述的玻璃管的激光焊接方法，其特征在于：所述激光束采用光纤激光器、固体激光器或二氧化碳气体激光器生成，由场镜进行激光束聚焦。

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