[實用新型]一種激光焊接加工頭

有效

• 申請號: 201220276169.6
• 申請日: 2012-06-12
• 公開（公告）號: CN202639649U
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 王瑞澤;趙茜;遲海龍;王智超
• 申請（專利權）人: 沈陽新松機器人自動化股份有限公司
• 主分類號: B23K26/20
• 分類號: B23K26/20;B23K26/14;B23K26/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 白振宇

技術領域

本實用新型涉及一種激光焊接加工設備，具體地說是一種激光焊接加工頭。

背景技術

激光焊接是以激光作為熱源進行焊接，激光焊接具有焊縫深寬比大、熱影響區窄、焊接速度快、焊接線能量低、焊接變形小、聚焦后的光斑直徑小和能量密度高等特點，因而被廣泛的應用于機械、汽車、造船、航空航天、鋼鐵、海洋工程、零件表面修復等工業領域，獲得了日益廣泛的應用。

激光焊接頭是激光焊接設備的重要組成部分，焊接頭的結構直接影響著焊接的效果。現有的激光焊接頭在使用過程中存在一些問題，影響了激光焊接工藝的實施和其穩定性。首先，現有的激光焊接頭的光學系統通常采用準直——聚焦式，光纖出口位于準直鏡焦點處，這樣準直鏡上的通光口徑通常較小，鏡片只有中間的一個較小范圍內承受較高密度的激光能量，這樣鏡片中心與周邊的溫度梯度較大，變形比較嚴重，特別在10KW以上的激光焊接中，變形現象更為顯著。而如果采用一片大焦距透鏡對激光束準直的辦法，將使加工頭的尺寸大大增加，其制造精度和工況的適應性將受到一定限制；其次，一個問題是氣刀的設計，在激光焊接過程中，氣刀的作用是將激光焊接工藝產生的煙塵和飛濺物吹離光軸，從而保證保護鏡片和光學系統不被污染，保證激光焊接可以長時間的實施。但由于之前的氣刀設計是：氣刀上方與保護鏡相連，下方則是相對自由的空間，這樣，下方的保護氣體多，上面的少，這樣就在氣刀產生的高速氣體兩側形成了一個壓力差，將高速氣體吹向保護鏡一側。同時，氣刀的高速氣流使得光軸部位的產生了一個負壓區，按照一般的設計，這個負壓區將把熔池附近的保護氣體沿光軸吸入到高速氣流的位置，這樣熔池附近的保護氣體又把保護范圍外的空氣吸到熔池附近，導致保護氣氛不純，影響焊接工藝質量，這個問題在同軸保護氣模式下尤為嚴重；最后，在激光焊接加工頭中，為了便于更換保護鏡，通常將保護鏡設計為抽屜式的。而現有的激光焊接頭由于設計、零件制造精度、裝配精度等因素的影響，使保護鏡抽屜與保護鏡座之間的配合很難達到一個理想的松緊關系，即使可以達到，也需要比較復雜的修配過程。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型的目的在于提供一種激光焊接加工頭。該激光焊接加工頭提高了激光焊接工藝過程的穩定性和加工質量。

為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種激光焊接加工頭，包括從上至下依次連接的光纖接口模塊、光束準直模塊、光束聚焦模塊、保護鏡模塊、氣刀模塊及保護氣噴嘴模塊，其中光纖接口模塊、光束準直模塊、光束聚焦模塊、保護鏡模塊及氣刀模塊上沿軸線均設有可通過光束的中央通道，所述光束準直模塊內依次設有擴束透鏡和準直透鏡，所述光束聚焦模塊內設有聚焦透鏡，所述氣刀模塊的側壁上設有能噴射氣流的氣刀，所述保護氣噴嘴模塊的噴嘴與焊接部位的光斑對應。

所述氣刀噴射的氣流與光軸垂直。所述氣刀兩側分別設有輔助氣體入口，所述輔助氣體入口處設置過濾網。

所述保護鏡模塊為帶鎖銷的抽屜式結構，包括保護鏡座、保護鏡抽屜、保護鏡及保護鏡鎖銷，其中保護鏡座及保護鏡抽屜的中心均設有所述中央通孔，所述保護鏡座的側面設有與中央通孔相垂直、并與中央通孔相連通的通孔，該通孔內設置所述保護鏡抽屜，所述保護鏡抽屜的外側面設有能鎖死保護鏡抽屜的所述保護鏡鎖銷，所述保護鏡放置在保護鏡抽屜內，所述保護鏡的上面設有保護鏡壓圈，所述保護鏡壓圈上面設有上壓圈，所述上壓圈通過彈性柱塞與保護鏡壓圈連接。所述保護鏡鎖銷包括鎖銷盒、鎖銷及鎖扣盒，其中鎖銷位于鎖銷盒內、并且一端設有銷軸，所述鎖扣盒上對應于鎖銷一端的銷軸設有凹槽，所述鎖銷盒與所述聚焦模塊連接。所述保護鏡座與保護鏡抽屜的底面接觸處設有導向墊片。

所述保護氣噴嘴模塊為同軸保護氣模塊或側向保護氣模塊，所述同軸保護氣模塊通過連接塊與氣刀模塊的底部連接。所述同軸保護氣模塊包括內芯和外套，其中內芯與外套內壁螺紋連接，所述內芯和外套之間留有能通過保護氣體的間隙。所述內芯外壁上設有使保護氣體能夠順暢流動的平面和凹槽。所述內芯的上端內壁上設有增阻圈。

本實用新型的優點及有益效果是：

1.本實用新型的光學系統采用擴束-準直-匯聚的方式。首先利用一個正透鏡將光束初步放大，然后設置另一正透鏡對光束進行準直，主要是利用前一透鏡折射光線的反向延長線與后一透鏡的物方交點重合的原理，實現光束的準直。這樣在保證鏡片尺寸的同時可以使鏡片的通光孔徑達到一個合理的范圍，保證鏡片受熱均勻；然后對準直后的光束進行聚焦，實施激光焊接工藝。