CN207930153U - 一种双光束激光焊接装置 - Google Patents
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Abstract
一种双光束激光焊接装置，包括：光纤激光器、半导体激光器及双光束同轴输出的光路系统，光路系统包括光纤准直镜组件、半导体准直镜组件、聚焦镜及组合镜，半导体准直镜组件与聚焦镜上下而设，组合镜设置在半导体准直镜组件和聚焦镜之间，且与半导体激光的传输方向呈135°夹角，组合镜的镜片两面均镀有半导体激光全透膜；光纤准直镜组件水平设置在组合镜的一侧，组合镜朝向光纤准直镜组件的镜片一面镀有光纤激光全反膜，光纤激光的传输方向与组合镜呈45°夹角，使光纤激光经组合镜反射作用而射向聚焦镜。本实用新型通过半导体激光对高反材料的预热处理，提高了高反材料对光纤激光的吸收率，增强了高反材料在激光加工过程中的焊接质量及稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及高反材料的激光焊接领域，尤其涉及一种防高反材料的双光束激光焊接装置。
背景技术
激光焊接越来越广泛地应用在航空航天、汽车工业、新能源锂电行业等领域，现有的激光焊接装置基本上都只具有单一波长的光束光路系统，在室温下CU、AL等高反射材料金属对激光的反射率高达90％以上，单一波长的激光对高反材料激光加工有一定的难度。目前采用低加工速度和高功率能量密度方式来解决高反材料在激光加工中的高反射问题，但这种方式存在加工速度慢、容易引起氢气孔、热裂纹等情况，进而导致焊接质量差，限制了激光焊接在高速下加工，有待进一步改善。
实用新型内容
综上所述，本实用新型主要目的在于解决激光焊接在高反材料的加工难题，改善单一波长激光在高反材料激光加工过程引起的氢气孔、热裂纹等焊接不良问题。
本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：一种双光束激光焊接装置，包括：光纤激光器、半导体激光器以及双光束同轴输出的光路系统，光路系统包括：对接光纤激光器的光纤准直镜组件、对接半导体激光器的半导体准直镜组件、聚焦镜以及组合镜，半导体准直镜组件与聚焦镜上下相对而设，组合镜设置在半导体准直镜组件和聚焦镜之间，且与半导体激光的传输方向呈135°夹角，组合镜的镜片两面均镀有半导体激光全透膜；光纤准直镜组件水平设置在组合镜的一侧，组合镜朝向光纤准直镜组件的镜片一面镀有光纤激光全反膜，光纤激光的传输方向与组合镜呈45°夹角，使光纤激光经组合镜反射作用而射向聚焦镜。
作为优选方案，所述聚焦镜的下端设置有镜片保护装置，镜片保护装置呈筒状，抽屉式卡接在聚焦镜镜架上。
作为优选方案，所述镜片保护装置的下端还设置有辅助气体同轴装置，辅助气体同轴装置对应着聚焦镜开设有激光传输孔，传输孔内侧面开设有吹气孔，辅助气体同轴装置一侧开有连通于吹气孔的螺纹孔，螺纹孔上插装接入气源的气管。
作为优选方案，所述聚焦镜的镜片两面均镀有光纤激光全透膜和半导体激光全透膜。
作为优选方案，所述半导体准直镜组件的镜片两面均镀有半导体激光全透膜。
作为优选方案，所述光纤准直镜组件的镜片两面均镀有光纤激光全透膜。
作为优选方案，所述光纤激光器采用波长为1070nm的光纤激光器。
作为优选方案，所述半导体激光器通常采用波长为915mn的半导体激光器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：结构简洁，安装调试方便，控制系统能实时与分时控制双光束激光的开关，控制方式简单；通过半导体激光对高反材料的预热处理，提高了高反材料对光纤激光的吸收率，增强了高反材料在激光加工过程中的焊接质量及稳定性，解决或极大降低了单一波长激光焊接中存在的氢气孔、热裂纹等焊接不良影响，扩大了激光加工在航空航天、汽车工业、新能源锂电行业等铜铝合金高反材料领域的应用；还可以降低光纤激光的输出能量、提高激光的加工速度，增强激光在高反材料加工的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，其中：
图1为本实用新型较佳实施例的原理结构示意图；
图2为本实用新型较佳实施例的光路系统结构外形图；
图3为本实用新型较佳实施例的光路系统结构剖示图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
请参见图1至图3，本实用新型较佳实施例设计的一种双光束激光焊接装置，其主要包括：光纤激光器1、半导体激光器2以及光路系统3，下面具体描述各构件及连接关系。
光纤激光器1通常采用波长为1070nm的光纤激光器，半导体激光器2通常采用波长为915mn的半导体激光器。
光路系统3为双光束同轴输出的光路系统，光路系统3包括：光纤准直镜组件4、半导体准直镜组件5、聚焦镜6以及组合镜7，聚焦镜6即对应着激光焊接加工头，聚焦镜6的镜片两面均镀有1070nm光纤激光全透膜和915nm半导体激光全透膜，聚焦镜6安装在可调节的镜架上，镜架具有20mm的可调节范围，在材料加工中实现离焦量的微调。
半导体准直镜组件5对接半导体激光器2，半导体准直镜组件5的镜片两面均镀有915nm半导体激光全透膜，半导体准直镜组件5与聚焦镜6上下相对而设，两者之间形成半导体激光光路。组合镜7设置在半导体准直镜组件5和聚焦镜6之间，且与半导体激光的传输方向呈135°夹角，组合镜7的镜片两面均镀有915nm半导体激光全透膜，使得半导体激光传输顺畅。
光纤准直镜组件4对接光纤激光器1，光纤准直镜组件4的镜片两面均镀有1070nm光纤激光全透膜，光纤准直镜组件4水平设置在组合镜7的一侧，组合镜7朝向光纤准直镜组件4的镜片一面镀有1070nm光纤激光全反膜，光纤激光的传输方向与组合镜7呈45°夹角，使光纤激光经组合镜7反射作用而射向聚焦镜6，从光纤准直镜组件4经组合镜7到聚焦镜6之间形成光纤激光光路。
进一步地，在聚焦镜6的下端设置有镜片保护装置8，镜片保护装置8呈筒状，抽屉式卡接在镜架上，镜片保护装置8一是起到保护镜片的作用，二是当抽出镜片保护装置8时，可以方便拆装更换聚焦镜6。
进一步地，在镜片保护装置8的下端还设置有辅助气体同轴装置9，辅助气体同轴装置9的一侧开有6mm大小的螺纹孔91，辅助气体同轴装置9对应着聚焦镜6开设有激光传输孔，在传输孔内侧面开设有连通于螺纹孔91的吹气孔92，螺纹孔91上插装带螺纹的气管，气管接入需要的惰性气源，加工时吹气孔92源源不断的吹气，吹气的作用一是保护镜片免遭污染，二是使高反材料隔绝空气防止发生氧化。
下面介绍一下本装置的工作原理：先开启半导体激光器2，使915nm波长的半导体激光通过半导体准直镜组件5依次到达组合镜7、聚焦镜6，直至聚焦到高反材料10上，对高反材料10进行预热处理，提高高反材料对光纤激光的吸收率；再开启光纤激光器1，使1070nm波长的光纤激光通过光纤准直镜组件4，再经过组合镜7全反射达到聚焦镜6，直至聚焦到高反材料10上，对高反材料10进行焊接加工。915nm半导体激光先出光预热3～5ms时间，后伴随1070nm光纤激光一起作用于高反材料。
另外，本实用新型的同焦点调节过程：首先，调节光纤准直组件及聚焦镜位置，来确定光纤激光通过双光束同轴光路系统传输至高反材料的焦点位置；然后，保持聚焦镜的位置不变，微调半导体准直镜组件的长短及对中位置，来实现半导体激光与光纤激光的焦点重合。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种双光束激光焊接装置，包括：光纤激光器、半导体激光器以及双光束同轴输出的光路系统，光路系统包括：对接光纤激光器的光纤准直镜组件、对接半导体激光器的半导体准直镜组件、聚焦镜以及组合镜，其特征在于，半导体准直镜组件与聚焦镜上下相对而设，组合镜设置在半导体准直镜组件和聚焦镜之间，且与半导体激光的传输方向呈135°夹角，组合镜的镜片两面均镀有半导体激光全透膜；光纤准直镜组件水平设置在组合镜的一侧，组合镜朝向光纤准直镜组件的镜片一面镀有光纤激光全反膜，光纤激光的传输方向与组合镜呈45°夹角，使光纤激光经组合镜反射作用而射向聚焦镜。
2.根据权利要求1所述的双光束激光焊接装置，其特征在于，所述聚焦镜的下端设置有镜片保护装置，镜片保护装置呈筒状，抽屉式卡接在聚焦镜镜架上。
3.根据权利要求2所述的双光束激光焊接装置，其特征在于，所述镜片保护装置的下端还设置有辅助气体同轴装置，辅助气体同轴装置对应着聚焦镜开设有激光传输孔，传输孔内侧面开设有吹气孔，辅助气体同轴装置一侧开有连通于吹气孔的螺纹孔，螺纹孔上插装接入气源的气管。
4.根据权利要求1所述的双光束激光焊接装置，其特征在于，所述聚焦镜的镜片两面均镀有光纤激光全透膜和半导体激光全透膜。
5.根据权利要求1所述的双光束激光焊接装置，其特征在于，所述半导体准直镜组件的镜片两面均镀有半导体激光全透膜。
6.根据权利要求1所述的双光束激光焊接装置，其特征在于，所述光纤准直镜组件的镜片两面均镀有光纤激光全透膜。
7.根据权利要求1所述的双光束激光焊接装置，其特征在于，所述光纤激光器采用波长为1070nm的光纤激光器。
8.根据权利要求1所述的双光束激光焊接装置，其特征在于，所述半导体激光器通常采用波长为915mn的半导体激光器。
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