[實用新型]一種大功率真空激光焊接透射鏡片防護裝置及焊接系統

有效

• 申請號: 202020442110.4
• 申請日: 2020-03-30
• 公開（公告）號: CN211804473U
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 王群;晏光能;滕文華;鄧磊;徐猛
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: B23K26/70
• 分類號: B23K26/70;B23K26/12;B23K26/146;B23K26/21
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 唐邦英

本實用新型公開了一種大功率真空激光焊接透射鏡片防護裝置及焊接系統，所述防護裝置包括窗口組件，所述窗口組件包括防護裝置主體，所述防護裝置主體與真空室的頂壁連接，所述防護裝置主體的中心開設有倒圓錐臺形的透射通孔，所述透射通孔的上部用于安裝激光透射鏡片，所述防護裝置主體上在透射通孔的兩側分別設置有進氣通孔和抽氣通孔，所述進氣通孔設置在抽氣通孔上方，所述進氣通孔和抽氣通孔均設置在激光透射鏡片下方，所述進氣通孔一端與氣瓶連接，另一端與透射通孔連通，所述抽氣通孔一端與抽氣泵連接，另一端與透射通孔連通。本實用新型解決了現有真空激光焊接設備進行大功率焊接時金屬蒸汽和焊接煙塵污染激光透射鏡片的問題。

技術領域

本實用新型涉及真空激光焊接技術領域，具體涉及一種大功率真空激光焊接透射鏡片防護裝置及焊接系統。

背景技術

在核能設備、大型船艦及大科學裝置的大型構件中，厚板的焊接效率和焊接質量一直是人們普遍關注的重要問題，而大功率激光焊接具有能量密度高、焊接效率快、自動化程度高等優點，成為國內外眾多學者和工程人員研究和應用的熱點。然而研究發現，當激光功率增大至一定程度，由于焊接熔池的液體金屬在激光作用下強烈蒸發而產生的等離子體和金屬蒸汽對激光產生了吸收、散射和折射作用，使激光能量降低并且作用位置不穩定，焊縫熔深不再隨激光功率線性增加，焊縫形貌質量較差。

近年來，真空激光焊接由于其出色的焊接質量、極強的穿透能力及良好的材料適應性正引起越來越廣泛的關注，但真空環境焊接產生的金屬蒸汽和焊接煙塵附著在激光透射鏡片的表面，對激光透射鏡片造成嚴重污染，使得焊接質量的一致性無法保證，甚至還會導致激光透射鏡片發生炸裂，損害焊接設備；并且隨著激光功率的增大，這種現象越來越嚴重，也限制了真空激光焊接在大厚構件焊接領域的應用。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種大功率真空激光焊接透射鏡片防護裝置，解決現有真空激光焊接設備進行大功率焊接時金屬蒸汽和焊接煙塵污染激光透射鏡片的問題。

此外，本實用新型還提供基于上述防護裝置的焊接系統。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種大功率真空激光焊接透射鏡片防護裝置，包括窗口組件，所述窗口組件設置在真空室的頂壁，激光焊接頭發出的激光束通過窗口組件透射到真空室內的焊接工作臺上的工件上，所述窗口組件包括防護裝置主體，所述防護裝置主體與真空室的頂壁連接，所述防護裝置主體的中心開設有倒圓錐臺形的透射通孔，所述透射通孔的上部用于安裝激光透射鏡片，所述防護裝置主體上在透射通孔的兩側分別設置有進氣通孔和抽氣通孔，所述進氣通孔設置在抽氣通孔上方，所述進氣通孔和抽氣通孔均設置在激光透射鏡片下方，所述進氣通孔一端與氣瓶連接，另一端與透射通孔連通，所述抽氣通孔一端與抽氣泵連接，另一端與透射通孔連通。

本實用新型所述倒圓錐臺形的透射通孔具體是指透射通孔的內徑自下而上呈逐漸增大的趨勢，所述氣瓶呢存儲有惰性氣體，所述惰性氣體可以是氬氣、氦氣或氮氣。

本實用新型所述進氣通孔、抽氣通孔、氣瓶和抽氣泵之間構成抽氣系統，該抽氣系統在透射通孔內上部進氣，下部出氣，即采用由上方進氣通孔向真空室吹入一定量的惰性氣體并由下方抽氣通孔抽出，在透射通孔內形成向下的氣流，該氣流與焊接時形成的金屬蒸汽和焊接煙塵流向相反，即抽氣系形成了與金屬蒸汽和焊接煙塵同軸逆流向的氣流，并配合倒圓錐臺形的透射通孔(倒圓錐臺形透射通孔可將大量金屬蒸汽和焊接煙塵排除在外，有效保護激光透射鏡片被污染)可以有效壓制金屬蒸汽和焊接煙塵，避免激光透射鏡片受到污染(具體地，倒圓錐臺形的透射通孔一方面可以減少金屬蒸汽和焊接煙塵接觸到激光透射鏡片，另一方面，對于由上方進通孔向真空室吹入的惰性保護氣體起到一定的機械壓縮作用，在氣源壓力不變的情況下，倒圓錐臺形通孔直徑變小，使保護氣流具有更大的沖擊力，可以更好地壓制金屬蒸汽和焊接煙塵)，從而可以增大激光功率，獲得熔深極深深寬比極大的高質量焊縫，擴大了真空激光焊接的應用范圍。