CN2633493Y - 振动双焦点焊接激光头 - Google Patents

Abstract

一种振动双焦点焊接激光头，其激光头连接板将焊接激光头与激光器的出口连接起来，焊接激光头壳体有固定套筒和连接板固定在一起，是激光分束镜托架的安装固定体；分束镜安装在分束镜托架上，压力控制聚焦镜安装在聚焦镜托架上，聚焦镜托架安装在激光头壳体上；焊接嘴连接件与高度微调固定支架连接在一起，焊接嘴与高度微调固定支架连接在一起；本实用新型在充分利用双焦点焊接头的基础上，对其增加了振动功能，可以大大提高激光焊接工艺性能，特别是对于激光焊接的送丝过程提供良好的工艺保障，同时可以降低装配精度的要求，使它在更为广泛的领域中得到利用。

Description

振动双焦点焊接激光头

技术领域

本实用新型属于一种激光头，特别涉及一种振动双焦点焊接激光头。

背景技术

激光焊接以其高的能量密度，良好的成形效果，快的焊接速度等优点而被广泛的应用。同真空电子束焊接相比，操作更加简单易行，无需真空室，因此对焊接构件的几何尺寸没有严格的要求，容易实现空间各种姿态的焊接。因此在精密焊接中有着其它焊接方法无与媲美的优势。在激光焊接中，常见的激光焊接是利用单焦点对焊接构件进行焊接，单焦点激光焊接由于光束很细，因此，它对焊接构件的装配精度有很高的要求，工艺上很难掌握。近年来国外采用双焦点激光焊接在一定程度上解决这个问题。由于有两个焦点，加热范围可以通过两焦点距离选择，达到焊接和热处理同步进行的效果，但仍然有一定局限性。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的缺点，本发明人积多年从事本领域工作的经验，经过反复研究论证，终得本实用新型的产生；本实用新型提供一种振动双焦点焊接激光头。

本实用新型采用的技术方案是：一种振动双焦点焊接激光头，其特征在于：其激光头连接板将焊接激光头与激光器的出口连接起来，焊接激光头壳体有固定套筒和连接板固定在一起，是激光分束镜托架的安装固定体；将射来的激光束分成两束的分束镜安装在分束镜托架上，压力控制聚焦镜安装在聚焦镜托架上，而聚焦镜托架也安装在激光头壳体上；焊接嘴连接件与高度微调固定支架连接在一起，使它们成为一体；能上下移动的焊接嘴与高度微调固定支架连接在一起，压力水进水嘴和压力水出水嘴和镜片连通；

分束镜托架和聚焦镜托架是设有可以调节俯仰的两个轴的镜片支架。

高度微调装置是由高度微调固定支架和焊接嘴构成的，高度微调固定支架的内环有螺纹，它与焊接嘴是周向固定的。

压力控制聚焦镜片的反射面里面是蜂窝状的金属结构；在压力控制聚焦镜片的表面设有表面反射材料，表面反射材料紧贴镜片外壁，聚焦镜压力水进水管及压力水出水管和蜂窝状的金属结构连通。

压力水进水嘴和压力水出水嘴分别连接聚焦镜压力水进水管及压力水出水管，聚焦镜压力水进水管一端跟水泵相连，而在压力水出水管一端连有一个水压控制阀。

压力控制阀在掏空的圆柱体壳体两侧对称的装有进水嘴和出水嘴，壳体的两个端盖上固定有轴承，里面有密封圈，有一根轴装在轴承上，电机轴上固定有椭圆形的压力调节叶片，轴和电机连接。

本实用新型在充分利用双焦点焊接头的基础上，对其增加了振动功能。振动双焦点技术在焊接中的应用，一方面可以克服焊接过程中对焊接构件的装配精度，大大减少了焊接的前导工序，提高了焊接的效率，减轻了焊接工人的劳动强度；另一方面，也可以达到充分的搅拌焊接熔池的作用可以。因此，振动焦点与双焦点相结合，可以大大提高激光焊接工艺性能，特别是对于激光焊接的送丝过程提供良好的工艺保障，同时可以降低装配精度的要求，使它在更为广泛的领域中得到利用。

本实用新型采用了双焦点激光技术的光路系统，并在此基础上并设计了一套特殊的振动机构，使激光焊接的两个焦点在焊接过程中可以形成上下振动，照射到工件表面的激光光斑直径随着振动焦点的高度变化有规律的进行变化，从而使得工件表面的焊接能量密度产生周期性的变化，使激光焊接工艺水平得到大幅度的提高。其主要优点如下：

1、对焊接激光能量密度可以有脉冲调节

2、增加了焊接热输入区域的宽度

3、提高对焊接熔池的可控性

4、振动焦点又可以使双能量峰值产生脉冲效果

5、与单焦点相比，双焦点焊接头可在焊缝截面上形成两个能量峰值有效减少热影响区缺陷发生的概率

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型压力控制聚焦镜结构示意图；

图3、4为本实用新型水压控制阀结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型振动双焦点焊接激光头激光头连接板1的作用是将焊接激光头与激光器的出口连接起来。焊接激光头壳体4有固定套筒和连接板1固定在一起，是激光分束镜托架2的安装固定体。分束镜3安装在分束镜托架2上，将射来的激光束分成两束。压力控制聚焦镜8安装在聚焦镜托架5上，而聚焦镜托架5也安装在激光头壳体4上。分束镜3和聚焦镜8可以通过分束镜支架2和聚焦镜托架5分别相对于激光头壳体进行角度的微小调节。焊接嘴连接件9的作用是与高度微调固定支架10连接在一起，使它们成为一体。焊接嘴11与高度微调固定支架10连接在一起，并且可以上下移动。压力水进水嘴6和压力水出水嘴7和镜片8连通。

分束镜3和镜片8在安装过程中难以满足对中的精度要求，因此，它们的俯仰角度必须要通过调节件进行对中。分束镜托架2和聚焦镜托架5是有两个轴可以调节俯仰的镜片支架。调节俯仰时，镜片将相对于套筒进行微小的摆动。

高度微调装置是由高度微调固定支架10和焊接嘴11构成的。高度微调固定支架10的内环有螺纹，它与焊接嘴11是周向固定的，这样旋转高度微调固定支架10时焊接嘴11就可在竖直方向上通过螺纹上下移动，从而来进行高度的调节。

如图2所示，压力控制聚焦镜片8是采用水冷的模式来降温的，在镜片的反射面里面是蜂窝状的金属结构25，里面有冷却水通过，水的压力作用在反射面上，通过改变不同的水压，反射面可以发生微小的形变，这样就可以改变反射面的弧度，也就可以改变反射镜的焦距；在压力控制聚焦镜片8的表面设有表面反射材料22，表面反射材料22紧贴镜片外壁21，聚焦镜压力水进水管13及压力水出水管14和蜂窝状的金属结构25连通。

压力水进水嘴6和压力水出水嘴7分别连接聚焦镜压力水进水管13及压力水出水管14，聚焦镜压力水进水管13一端跟水泵相连，水泵产生连续的稳定的水压，而在压力水出水管14一端连有一个水压控制阀15，里面有一个调节叶片，由电机带动，这样在调节叶片旋转的同时，出口的流量就会发生变化，水压跟着发生变化，作用在镜片的压力变形结构上，这样的结果就是镜片表面曲率变化，聚焦镜焦距变化，激光的焦点做上下的振动，从而实现振动焦点的目的。

图3、4详细的描述了压力控制阀的结构及工作原理。

在掏空的圆柱体壳体32两侧对称的装有进水嘴31和出水嘴34，壳体32的两个端盖上固定有轴承35，里面有密封圈36，有一根轴38装在轴承35上，电机轴38上固定有椭圆形的压力调节叶片33，轴由电机37驱动。

压力调节叶片33旋转，当叶片的长轴方向与出水嘴34方向一致时，出水嘴34被堵住，水流减缓，冷却水压力升高；当叶片离开这个位置时，出水嘴34放开，流速加快，水压减小。水压这样周期变化的结果就是聚焦镜的焦距发生周期性的变化，实现了振动的目的。

以上所述，是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1、一种振动双焦点焊接激光头，其特征在于：其激光头连接板将焊接激光头与激光器的出口连接起来，焊接激光头壳体有固定套筒和连接板固定在一起，是激光分束镜托架的安装固定体；将射来的激光束分成两束的分束镜安装在分束镜托架上，压力控制聚焦镜安装在聚焦镜托架上，而聚焦镜托架也安装在激光头壳体上；焊接嘴连接件与高度微调固定支架连接在一起，使它们成为一体；能上下移动的焊接嘴与高度微调固定支架连接在一起，压力水进水嘴和压力水出水嘴和镜片连通。

2、如权利要求1所述的振动双焦点焊接激光头，其特征在于：分束镜托架和聚焦镜托架是设有可以调节俯仰的两个轴的镜片支架。

3、如权利要求1所述的振动双焦点焊接激光头，其特征在于：高度微调装置是由高度微调固定支架和焊接嘴构成的，高度微调固定支架的内环有螺纹，它与焊接嘴是周向固定的。

4、如权利要求1所述的振动双焦点焊接激光头，其特征在于：压力控制聚焦镜片的反射面里面是蜂窝状的金属结构；在压力控制聚焦镜片的表面设有表面反射材料，表面反射材料紧贴镜片外壁，聚焦镜压力水进水管及压力水出水管和蜂窝状的金属结构连通。

5、如权利要求1所述的振动双焦点焊接激光头，其特征在于：压力水进水嘴和压力水出水嘴分别连接聚焦镜压力水进水管及压力水出水管，聚焦镜压力水进水管一端跟水泵相连，而在压力水出水管一端连有一个水压控制阀。

6、如权利要求5所述的振动双焦点焊接激光头，其特征在于：压力控制阀在掏空的圆柱体壳体两侧对称的装有进水嘴和出水嘴，壳体的两个端盖上固定有轴承，里面有密封圈，有一根轴装在轴承上，电机轴上固定有椭圆形的压力调节叶片，轴和电机连接。

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