[發明專利]一種激光焊接機的光學元件保護裝置

有效

• 申請號: 201310384349.5
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN103464896A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 宋仁國;徐一銘;孔德軍;陸海;李海
• 申請（專利權）人: 張家港市恒運新材料科技有限公司
• 主分類號: B23K26/14
• 分類號: B23K26/14
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 孫國棟

技術領域

本發明涉及焊接加工技術領域，尤其涉及一種激光焊接機的光學元件保護裝置。

背景技術

激光焊接是以高功率聚焦激光束為熱源，將激光束直接照射到材料表面，通過激光與材料相互作用，使材料熔融并連接，形成優良焊接接頭的工藝過程。激光焊接可分為脈沖激光焊接和連續激光焊接，按其熱力學機制又可分為激光熱傳導焊接和激光深熔焊接(或稱激光深穿透焊接)。

激光焊接的應用始于1964年，但早期僅限于用小功率脈沖固體激光器進行薄小零件的焊接。70年代以來，隨著千瓦級大功率CO₂激光器的出現，激光深熔焊得到了迅速的發展。激光焊接的厚度已從零點幾毫米提高到50mm，已應用于汽車、鋼鐵、航空、原子能、電氣電子等重要工業部門。目前在世界各國激光加工的應用領域中，激光焊接的應用僅次于激光切割，約占20.9％。

在激光焊接的過程中，焊接工件表面吸收大量的熱量而迅速融化并進一步汽化，并產生大量的飛濺物和焊接煙塵，極易造成對激光焊接機中的聚焦物鏡的污染，造成聚焦物鏡畸變或破裂，損傷光學系統元件。為了保護光學元件不受污染，在激光焊接機中，如圖1所示，通常在焊接頭5與聚焦物鏡2之間設置有光學元件保護裝置4，激光光束1經過聚焦透鏡2聚焦后，穿過設置于光學元件保護裝置4上的光束通孔41照射到焊接工件3上，對焊接工件3進行焊接；設置于焊接頭5上方的光學元件保護裝置4包括位于光束通孔41相對兩側的噴氣通道42和排氣通道43；所述噴氣通道42連接有一氣體供給裝置(附圖中未標示出)，通過噴射氣體吹除焊接過程產生的飛濺物和焊接煙氣，達到保護聚焦物鏡的目的。現有的光學元件保護裝置4的噴氣通道大采用均勻腔體的方式，例如直通道，這種噴氣通道結構噴射的氣體流速較低，無法完全吹除飛濺物和焊接煙氣。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術中之不足，提供一種激光焊接機的光學元件保護裝置，該保護裝置中包括一個可以提高噴氣流速的噴氣通道，解決現有技術中無法完全吹除飛濺物和焊接煙氣的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種激光焊接機的光學元件保護裝置，所述激光焊接機包括聚焦透鏡，激光光束由所述聚焦透鏡聚焦后從焊接頭照射到焊接工件上對所述焊接工件進行焊接，所述光學元件保護裝置設置于焊接頭與聚焦物鏡之間，所述光學元件保護裝置上設置有供激光光束穿過的光速通孔，所述光學元件保護裝置包括位于所述光束通孔相對兩側的噴氣通道和排氣通道，其中，所述噴氣通道包括依次連接的底面為平面狀且位于同一平面的第一通道、第二通道、第三通道、第四通道以及第五通道，其中，所述第一通道、第三通道以及第五通道的頂面為平面狀，并且第一通道、第三通道和第五通道的高度比范圍是4～4.5：1～1.2：2～2.4；所述第二通道的頂面為斜面狀，連接第一通道的頂面和第三通道的頂面，按照遠離所述第一通道的方向，第二通道的截面逐漸減小；所述第四通道的頂面為斜面狀，連接第三通道的頂面和第五通道的頂面，按照遠離所述第三通道的方向，第四通道的截面逐漸增大；其中，第一通道、第二通道、第三通道、第四通道以及第五通道的長度比范圍是5～6：3～4：1～1.5：2～3：1.5～2。

優選的，所述第一通道、第三通道和第五通道的高度比為4：1：2。

優選的，所述第一通道、第二通道、第三通道、第四通道以及第五通道的長度比為5：3：1：2：1.5。

優選的，所述噴氣通道的截面為方形。

優選的，所述激光光束由CO₂氣體激光器產生。

優選的，所述激光光束由YAG固體激光器產生。

優選的所述激光焊接機還包括一氣體供給裝置，用于向所述噴氣通道輸入氣體，其中所述氣體為壓縮后的空氣。

本發明的有益效果是，本發明的光學元件保護裝置中，噴氣通道包括依次連接的的第一通道、第二通道、第三通道、第四通道以及第五通道，氣體從第一通道輸入，進入到第二通道后，由于第二通道的界面逐漸減小，氣體的流速不斷增加，然后進入到第三通道保持恒定的流速，進入第四通道之后，由于第四通道的界面逐漸增大，氣體膨脹并再次得到加速，最后從第五通道噴射出，噴射的氣體可以得到最佳的氣體流速，達到完全吹除飛濺物和焊接煙氣的目的。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是現有技術中設置有光學元件保護裝置的激光焊接機的示意圖；

圖2是本發明實施例中的光學元件保護裝置的結構示意圖；