CN219684243U - 一种激光反射焊接光路系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光反射焊接光路系统包括激光器和激光光路单元，激光器包括红外脉冲激光器、红外连续激光器和蓝色连续激光器，蓝色连续激光器设于第一直线上，红外脉冲激光器和红外连续激光器设于第二直线上，激光光路单元包括第一滤光镜和第二滤光镜，第一滤光镜设于第一直线上、且相对蓝色连续激光器呈45°夹角，第一滤光镜可反射蓝色波段激光，第二滤光镜设于红外脉冲激光器与红外连续激光器之间，第二滤光镜可反射红外波段激光、透射蓝色波段激光，第二滤光镜可相对红外脉冲激光器呈45°夹角或者135°夹角，第二滤光镜下方设有待焊接工件。本申请的激光反射焊接光路系统具有激光焊接工作效率高且质量好的优点。

Description

一种激光反射焊接光路系统

技术领域

本实用新型的实施例属于激光焊接技术领域，更具体地，涉及一种激光反射焊接光路系统。

背景技术

弧焊是指焊条电弧焊接，它是工业生产中应用最广泛的焊接方法，它的原理是利用电弧放电所产生的热量将焊条与待焊接工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝从而获得牢固接头。这种方法发问题在于，由于电弧放电所产生的热影响区较大，容易造成焊接后变形较大。

现有技术中，人们为避免焊接后变形较大，通常采用激光焊接，不难理解，激光具有能量密度集中的优点，如此，能够使得热影响区较小，以减小焊接后的变形。但是这种技术的问题在于，当待焊接工件的材料为铜合金和铝合金时，由于铜合金和铝合金对大部分激光具有较高的反射率，激光能量容易被铜合金和铝合金反射，从而导致难以实现焊接，同时，由于铜合金和铝合金表面的氧化层熔点高、附着力强容易阻碍热量传递，造成夹渣、融合不良等缺陷，且该氧化层结构疏松多孔，容易吸收水分和油污，在此状态后进行焊接容易造成焊缝的气孔率较高，从而影响到焊接质量。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种激光反射焊接光路系统，旨在提高铜合金和铝合金的焊接质量。

为了实现上述目的，本申请的激光反射焊接光路系统包括：

激光器，其包括用于发射红外脉冲激光的红外脉冲激光器、用于发射红外连续激光的红外连续激光器和用于发射蓝色连续激光的蓝色连续激光器，所述蓝色连续激光器设于第一直线上，所述红外脉冲激光器和所述红外连续激光器设于第二直线上，所述第一直线与所述第二直线并排设置，所述第一直线位于所述第二直线的上方；

激光光路单元，其包括第一滤光镜和第二滤光镜，所述第一滤光镜设于所述第一直线上，所述第一滤光镜相对所述蓝色连续激光器呈45°夹角，所述第一滤光镜可反射蓝色波段激光，所述第二滤光镜设于所述红外脉冲激光器和所述红外连续激光器之间，且位于所述第一滤光镜的正下方，所述第二滤光镜可反射红外波段激光、透射蓝色波段激光，所述第二滤光镜相对红外脉冲激光器可呈45°或者135°，所述第二滤光镜下方设有待焊接工件。

在一实施例中，所述红外脉冲激光器完成照射后，所述第二滤光镜立即由45°转变为135°。

在一实施例中，所述激光光路单元包括旋转电机，所述旋转电机用于控制所述第二滤光镜旋转，以使得所述第二滤光镜由45°转变为135°。

在一实施例中，所述激光光路单元还包括对所述激光器发出的激光进行准直的准直镜。

在一实施例中，所述激光光路单元还包括第一振镜和第二振镜，所述第一振镜和所述第二振镜相对设于第三直线上，所述第三直线与所述第二直线并排设置，所述第一振镜设于所述第二滤光镜的正下方，所述第二振镜设于所述待焊接工件的预设焊缝正上方，所述第一振镜与所述第二振镜倾斜均呈45°放置、且所述第二振镜可相对所述第一振镜移动。

在一实施例中，所述激光光路单元还包括聚焦镜，所述聚焦镜设于所述第二振镜的正下方。

在一实施例中，还包括用于驱使所述激光器沿预设焊缝的长度方向运动的运动模块。

在一实施例中，所述激光光路单元还包括CCD视觉监控单元，所述CCD视觉监控单元设于所述第一滤光镜的正上方，所述第一滤光镜可透射红外波段激光，所述CCD视觉监控单元用于对所述待焊接工件进行实时监控。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本实用新型的激光反射焊接光路系统通过红外脉冲激光以清洗待焊接工件表面的氧化层，通过蓝色连续激光以快速将待焊接工件从固体状态转化为熔融状态，通过红外连续激光以加大焊缝的深度，同时将第一滤光镜和第二滤光镜分别设于第一直线和第二直线上，通过改变第二滤光镜相对红外连续激光器的角度，以实现激光清洗和激光焊接作业的切换，此外，还能够将红外脉冲激光、蓝色连续激光和红外连续激光沿同一路径照射于待焊接工件表面，实现形成同轴光束，以提高待焊接工件的能力吸收率，以及保证焊缝的稳定性和准确性。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种激光反射焊接光路系统的激光清洗作业的路径示意图；

图2为本实用新型实施例一种激光反射焊接光路系统的激光焊接作业的路径示意图；

图3为本实用新型实施例一种激光反射焊接光路系统的模块化示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：

10、激光反射焊接光路系统；11、激光器；111、红外脉冲激光器；112、蓝色连续激光器；113、红外连续激光器；12、激光光路单元；121、第一滤光镜；122、第二滤光镜；123、旋转电机；124、准直镜；1241、第一准直镜；1242、第二准直镜；1243、第三准直镜；125、第一振镜；126、第二振镜；127、聚焦镜；128、CCD视觉监控单元；13、运动模块；131、运动电机；20、待焊接工件；21、预设焊缝。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中若有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中若有涉及“第一”、“第二”等的描述，则仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供一种激光反射焊接光路系统10包括激光器11和激光光路单元12。

激光器11包括红外脉冲激光器111、蓝色连续激光器112和红外连续激光器113。这其中，红外脉冲激光器111用于发射红外脉冲激光，不难理解，红外脉冲激光能够在短时间内形成急剧膨胀的等离子体，进而产生冲击波，如此，冲击波能够冲击待焊接工件20表面的氧化层，以将氧化层变成碎片，并剔除掉碎片，实现对待焊接工件20表面氧化层的清洗，以避免氧化层的熔点高、附着力强影响到后续焊接时，热量的传递，并形成夹渣、融合不良等缺陷，同时，避免由于氧化层结构疏松多孔，容易吸收水分和油污，造成后续焊接时，焊缝的气孔率较高，影响到焊接质量。进一步地，蓝色连续激光器112用于发射蓝色连续激光，在实际实验中，铜合金对蓝色激光的吸收率可达至少60％，铝合金对蓝色激光的吸收率可达到至少15％，即是说，铜合金和铝合金对蓝色激光的吸收率较高，如此，利用这一特点，通过蓝色连续激光，以快速将待焊接工件20从固体状态转换熔融状态。进一步地，红外连续激光器113用于发射红外连续激光，容易理解，市面上蓝色连续激光的输出功率仅1500W至2000W，使用该功率下的蓝色连续激光不能满足铜合金和铝合金的激光焊接需求，而红外连续激光具有较高输出功率，在实际使用过程中，可将蓝色连续激光照射于待焊接工件20的焊缝处，待焊缝处的待焊接工件20由固体状态转换熔融状态后，使用红外连续激光以加大焊缝的熔深，以提高焊接质量，满足待焊接工件20的激光焊接需求。进一步地，蓝色连续激光器112设于第一直线上，红外脉冲激光器111与红外连续激光器113设于第二直线上，这其中，第一直线是指蓝色连续激光发射时的光路路线，第二直线是指红外脉冲激光与红外连续激光发射时的光路路线，第一直线与第二直线并排设置，第一直线位于第二直线的上方，即是说，蓝色连续激光的光路路线与红外脉冲激光与红外连续激光的光路路线为两条并排的横向光线，蓝色连续激光的光路路线位于红外脉冲激光与红外连续激光的光路路线的上方。

激光光路单元12包括第一滤光镜121和第二滤光镜122，第一滤光镜121设于第一直线上，第一滤光镜121相对蓝色连续激光器112呈45°夹角，第一滤光镜121可反射蓝色波段激光，第二滤光镜122设于红外脉冲激光器111和红外连续激光器113之间，且位于第一滤光镜121的正下方，第二滤光镜122可反射红外波段激光、透射蓝色波段激光，第二滤光镜122相对红外脉冲激光器111可呈45°或者135°第二滤光镜122下方设有待焊接工件20。

请参考图1所示，当第二滤光镜122相对红外脉冲激光器111呈45°时，红外连续激光器113与蓝色连续激光器112关闭，红外脉冲激光器111开启，由于第二滤光镜122相对红外脉冲激光器111呈45°，红外脉冲激光器111所发射的红外脉冲激光经过第二滤光镜122的反射，由横向方向转为竖向方向，能够对位于第二滤光镜122下方的待焊接工件20进行照射，以实现对待焊接工件20表面氧化层的进行清洗，以完成激光清洗作业。

请参考图2所示，当第二滤光镜122相对红外脉冲激光器111呈135°时，即第二滤光镜122相对红外连续激光器113呈45°，红外脉冲激光器111关闭，红外连续激光器113与蓝色连续激光器112开启，这其中，蓝色连续激光器112先开启，蓝色连续激光器112先发射蓝色连续激光经过第一滤光镜121反射后，到达第二滤光镜122，由于第二滤光镜122能够透射蓝色波段激光，如此，蓝色连续激光能够沿着红外脉冲激光的路径到达待焊接工件20表面，以实现在已完成激光清洗作业的待焊接工件20表面进行照射，使得待焊接工件20从固体状态转化为熔融状态，可以理解，由于蓝色连续激光与红外脉冲激光的路径相同，如此，一方面能够避免待焊接工件20表面氧化层对蓝色连续激光的焊接质量造成影响，另一方面由于焊接路径相同，能够提高焊缝路径的稳定性和准确性。红外连续激光器113后开启，由于第二滤光镜122相对红外连续激光器113呈45°，如此，红外连续激光器113所发射的红外连续激光能够与蓝色连续激光器112所发射的蓝色连续激光沿同一路径到达待焊接工件20表面，以加大待焊接工件20的熔深。不难理解，由于红外连续激光与蓝色连续激光的路径相同，能够提高待焊接工件20的能量吸收率，同时，保证焊缝路径的稳定性和准确性，以完成激光焊接作业。

可以理解，本实用新型的激光反射焊接光路系统10通过红外脉冲激光以清洗待焊接工件20表面的氧化层，通过蓝色连续激光以快速将待焊接工件20从固体状态转化为熔融状态，通过红外连续激光以加大焊缝的深度，同时将第一滤光镜121和第二滤光镜122分别设于第一直线和第二直线上，通过改变第二滤光镜122相对红外连续激光器113的角度，以实现激光清洗和激光焊接作业的切换，此外，还能够将红外脉冲激光、蓝色连续激光和红外连续激光沿同一路径照射于待焊接工件20表面，实现形成同轴光束，以提高待焊接工件20的能力吸收率，以及保证焊缝的稳定性和准确性。

在一实施例中，红外脉冲激光器111完成照射后，第二滤光镜122立即由45°转变为135°。这其中，红外脉冲激光器111完成照射后是指激光清洗作业完成后，即是说，当激光反射焊接光路系统10完成激光清洗作业后立即进行激光焊接作业。这样设置的好处在于，在待焊接工件20经过红外脉冲激光的照射后，焊缝附近处于余热状态，此时立即进行激光焊接作业，则有利焊接作业的进行，同时，在激光清洗作业后立即进行激光焊接作业，能够避免焊缝处氧化层被清洗后，焊缝处重新被氧化，影响焊接质量。

在一实施例中，激光光路单元12还包括旋转电机123，旋转电机123用于控制第二滤光镜122旋转，以使得第二滤光镜122由45°转变为135°。不难理解，通过旋转电机123控制第二滤光镜122由45°转变为135°，能够简化红外脉冲激光与红外连续激光光路的切换，以实现进行激光清洗作业与激光焊接作业的切换。

在一实施例中，激光光路单元12还包括对激光器11发出的激光进行准直的准直镜124。具体地，在本实施例中，准直镜124包括第一准直镜1241、第二准直镜1242和第三准直镜1243，第一准直镜1241安装于蓝色连续激光器112的发射端，第二准直镜1242安装于红外脉冲激光器111的发射端，第三准直镜1243安装于红外连续激光器113的发射端。不难理解，激光器11所发出的激光光束为发散型，通过准直镜124能够将发散型的激光整形以形成平行的激光光束，以满足焊接的需求。

在一实施例中，激光光路单元12还包括第一振镜125和第二振镜126，第一振镜125和第二振镜126相对设于第三直线上，第三直线与第二直线并排设置，第一振镜125设于第二滤光镜122的正下方，第二振镜126设于待焊接工件20预设焊缝21的正上方，第一振镜125与第二振镜126倾斜均呈45°放置，且第二振镜126可相对第一振镜125移动。这其中，第一振镜125和第二振镜126既能够反射蓝色波段激光又能够反射红色波段激光，第三直线是指第二直线与待焊接工件20之间任一条与第二直线并排的直线，预设焊缝21是指事先指定的用于形成焊缝的位置，不难理解，由于第一振镜125与第二振镜126均呈45°放置，如此，激光光束经过第二滤光镜122反射后，经过第一振镜125与第二振镜126的反射可改变光束照射于待焊接工件20上的位置，即只需调整第二振镜126至预设焊缝21上，即可实现准确对位不同待焊接工件20上不同的预设焊缝21。

在一实施例中，激光光路单元12还包括聚焦镜127，该聚焦镜127设于第二振镜126的正下方。具体地，在本实施例中，激光光束经第二振镜126反射后通过聚焦镜127照射于待焊接工件20的预设焊缝21上，不难理解，经过准直镜124整形后平行的激光光束收集并集中，以形成超强密度的光斑，以进一步提高激光光束的能量密度，以提高激光清洗作业和激光焊接作业的效率。

在一实施例中，激光反射焊接光路系统10还包括用于驱使激光器11沿预设焊缝21的长度方向运动的运动模块13。具体地，该运动模块13为运动电机131，该运动电机131设于激光反射焊接光路系统10的外壳，以推动激光器11所发生的激光光束能够沿预设焊缝21的长度方向运动，不难理解，激光光束在照射待焊接工件20后，在待焊接工件20上形成焊接点，通过推动激光反射焊接光路系统10的外壳，进而使得激光光束移动，以实现将焊接点形成焊缝，同时，在待焊接工件20上形成熔融状焊接熔池后，通过推动工作台沿着预设焊缝21的长度方向运动，能够使得红外连续激光对焊接熔池有规律的搅动，以加速焊接熔池内气体的溢出，避免气孔出现，以提高焊接质量。

在一实施例中，激光光路单元12还包括CCD视觉监控单元128，该CCD视觉监控单元128设于第一滤光镜121的正上方，第一滤光镜121可透射红外波段激光，CCD视觉监控单元128用于对待焊接工件20进行实时监控。这其中，CCD视觉监控单元128对红外波段光感应，由于第一滤光镜121可透射红外波段激光，如此，红外波段光线可被CCD视觉监控单元128检测到，通过CCD视觉监控单元128能够实时检测待焊接工件20上焊缝的形成的路径，以避免红外脉冲激光器111、蓝色连续激光器112和红外连续激光器113所照射的路径不同，影响到焊缝路径的稳定性和准确性。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种激光反射焊接光路系统，其特征在于，包括：

激光器，其包括用于发射红外脉冲激光的红外脉冲激光器、用于发射红外连续激光的红外连续激光器和用于发射蓝色连续激光的蓝色连续激光器，所述蓝色连续激光器设于第一直线上，所述红外脉冲激光器和所述红外连续激光器设于第二直线上，所述第一直线与所述第二直线并排设置，所述第一直线位于所述第二直线的上方；

激光光路单元，其包括第一滤光镜和第二滤光镜，所述第一滤光镜设于所述第一直线上，所述第一滤光镜相对所述蓝色连续激光器呈45°夹角，所述第一滤光镜可反射蓝色波段激光，所述第二滤光镜设于所述红外脉冲激光器和所述红外连续激光器之间，且位于所述第一滤光镜的正下方，所述第二滤光镜可反射红外波段激光、透射蓝色波段激光，所述第二滤光镜相对红外脉冲激光器可呈45°或者135°，所述第二滤光镜下方设有待焊接工件。

2.如权利要求1所述的激光反射焊接光路系统，其特征在于，所述红外脉冲激光器完成照射后，所述第二滤光镜立即由45°转变为135°。

3.如权利要求2所述的激光反射焊接光路系统，其特征在于，所述激光光路单元包括旋转电机，所述旋转电机用于控制所述第二滤光镜旋转，以使得所述第二滤光镜由45°转变为135°。

4.如权利要求1所述的激光反射焊接光路系统，其特征在于，所述激光光路单元还包括对所述激光器发出的激光进行准直的准直镜。

5.如权利要求1所述的激光反射焊接光路系统，其特征在于，所述激光光路单元还包括第一振镜和第二振镜，所述第一振镜和所述第二振镜相对设于第三直线上，所述第三直线与所述第二直线并排设置，所述第一振镜设于所述第二滤光镜的正下方，所述第二振镜设于所述待焊接工件的预设焊缝正上方，所述第一振镜与所述第二振镜倾斜均呈45°放置、且所述第二振镜可相对所述第一振镜移动。

6.如权利要求5所述的激光反射焊接光路系统，其特征在于，所述激光光路单元还包括聚焦镜，所述聚焦镜设于所述第二振镜的正下方。

7.如权利要求5所述的激光反射焊接光路系统，其特征在于，还包括用于驱使所述激光器沿预设焊缝的长度方向运动的运动模块。

8.如权利要求1至7中任一项所述的激光反射焊接光路系统，其特征在于，所述激光光路单元还包括CCD视觉监控单元，所述CCD视觉监控单元设于所述第一滤光镜的正上方，所述第一滤光镜可透射红外波段激光，所述CCD视觉监控单元用于对所述待焊接工件进行实时监控。