專利名稱：振動(dòng)雙焦點(diǎn)焊接激光頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種激光頭，特別涉及一種振動(dòng)雙焦點(diǎn)焊接激光頭。
背景技術(shù)：
激光焊接以其高的能量密度，良好的成形效果，快的焊接速度等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用。同真空電子束焊接相比，操作更加簡(jiǎn)單易行，無需真空室，因此對(duì)焊接構(gòu)件的幾何尺寸沒有嚴(yán)格的要求，容易實(shí)現(xiàn)空間各種姿態(tài)的焊接。因此在精密焊接中有著其它焊接方法無與媲美的優(yōu)勢(shì)。在激光焊接中，常見的激光焊接是利用單焦點(diǎn)對(duì)焊接構(gòu)件進(jìn)行焊接，單焦點(diǎn)激光焊接由于光束很細(xì)，因此，它對(duì)焊接構(gòu)件的裝配精度有很高的要求，工藝上很難掌握。近年來國外采用雙焦點(diǎn)激光焊接在一定程度上解決這個(gè)問題。由于有兩個(gè)焦點(diǎn)，加熱范圍可以通過兩焦點(diǎn)距離選擇，達(dá)到焊接和熱處理同步進(jìn)行的效果，但仍然有一定局限性。
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明人積多年從事本領(lǐng)域工作的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過反復(fù)研究論證，終得本實(shí)用新型的產(chǎn)生；本實(shí)用新型提供一種振動(dòng)雙焦點(diǎn)焊接激光頭。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種振動(dòng)雙焦點(diǎn)焊接激光頭，其特征在于其激光頭連接板將焊接激光頭與激光器的出口連接起來，焊接激光頭殼體有固定套筒和連接板固定在一起，是激光分束鏡托架的安裝固定體；將射來的激光束分成兩束的分束鏡安裝在分束鏡托架上，壓力控制聚焦鏡安裝在聚焦鏡托架上，而聚焦鏡托架也安裝在激光頭殼體上；焊接嘴連接件與高度微調(diào)固定支架連接在一起，使它們成為一體；能上下移動(dòng)的焊接嘴與高度微調(diào)固定支架連接在一起，壓力水進(jìn)水嘴和壓力水出水嘴和鏡片連通；分束鏡托架和聚焦鏡托架是設(shè)有可以調(diào)節(jié)俯仰的兩個(gè)軸的鏡片支架。
高度微調(diào)裝置是由高度微調(diào)固定支架和焊接嘴構(gòu)成的，高度微調(diào)固定支架的內(nèi)環(huán)有螺紋，它與焊接嘴是周向固定的。
壓力控制聚焦鏡片的反射面里面是蜂窩狀的金屬結(jié)構(gòu)；在壓力控制聚焦鏡片的表面設(shè)有表面反射材料，表面反射材料緊貼鏡片外壁，聚焦鏡壓力水進(jìn)水管及壓力水出水管和蜂窩狀的金屬結(jié)構(gòu)連通。
壓力水進(jìn)水嘴和壓力水出水嘴分別連接聚焦鏡壓力水進(jìn)水管及壓力水出水管，聚焦鏡壓力水進(jìn)水管一端跟水泵相連，而在壓力水出水管一端連有一個(gè)水壓控制閥。
壓力控制閥在掏空的圓柱體殼體兩側(cè)對(duì)稱的裝有進(jìn)水嘴和出水嘴，殼體的兩個(gè)端蓋上固定有軸承，里面有密封圈，有一根軸裝在軸承上，電機(jī)軸上固定有橢圓形的壓力調(diào)節(jié)葉片，軸和電機(jī)連接。
本實(shí)用新型在充分利用雙焦點(diǎn)焊接頭的基礎(chǔ)上，對(duì)其增加了振動(dòng)功能。振動(dòng)雙焦點(diǎn)技術(shù)在焊接中的應(yīng)用，一方面可以克服焊接過程中對(duì)焊接構(gòu)件的裝配精度，大大減少了焊接的前導(dǎo)工序，提高了焊接的效率，減輕了焊接工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；另一方面，也可以達(dá)到充分的攪拌焊接熔池的作用可以。因此，振動(dòng)焦點(diǎn)與雙焦點(diǎn)相結(jié)合，可以大大提高激光焊接工藝性能，特別是對(duì)于激光焊接的送絲過程提供良好的工藝保障，同時(shí)可以降低裝配精度的要求，使它在更為廣泛的領(lǐng)域中得到利用。
本實(shí)用新型采用了雙焦點(diǎn)激光技術(shù)的光路系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上并設(shè)計(jì)了一套特殊的振動(dòng)機(jī)構(gòu)，使激光焊接的兩個(gè)焦點(diǎn)在焊接過程中可以形成上下振動(dòng)，照射到工件表面的激光光斑直徑隨著振動(dòng)焦點(diǎn)的高度變化有規(guī)律的進(jìn)行變化，從而使得工件表面的焊接能量密度產(chǎn)生周期性的變化，使激光焊接工藝水平得到大幅度的提高。其主要優(yōu)點(diǎn)如下
1、對(duì)焊接激光能量密度可以有脈沖調(diào)節(jié)2、增加了焊接熱輸入?yún)^(qū)域的寬度3、提高對(duì)焊接熔池的可控性4、振動(dòng)焦點(diǎn)又可以使雙能量峰值產(chǎn)生脈沖效果5、與單焦點(diǎn)相比，雙焦點(diǎn)焊接頭可在焊縫截面上形成兩個(gè)能量峰值有效減少熱影響區(qū)缺陷發(fā)生的概率
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型壓力控制聚焦鏡結(jié)構(gòu)示意圖；圖3、4為本實(shí)用新型水壓控制閥結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型振動(dòng)雙焦點(diǎn)焊接激光頭激光頭連接板1的作用是將焊接激光頭與激光器的出口連接起來。焊接激光頭殼體4有固定套筒和連接板1固定在一起，是激光分束鏡托架2的安裝固定體。分束鏡3安裝在分束鏡托架2上，將射來的激光束分成兩束。壓力控制聚焦鏡8安裝在聚焦鏡托架5上，而聚焦鏡托架5也安裝在激光頭殼體4上。分束鏡3和聚焦鏡8可以通過分束鏡支架2和聚焦鏡托架5分別相對(duì)于激光頭殼體進(jìn)行角度的微小調(diào)節(jié)。焊接嘴連接件9的作用是與高度微調(diào)固定支架10連接在一起，使它們成為一體。焊接嘴11與高度微調(diào)固定支架10連接在一起，并且可以上下移動(dòng)。壓力水進(jìn)水嘴6和壓力水出水嘴7和鏡片8連通。
分束鏡3和鏡片8在安裝過程中難以滿足對(duì)中的精度要求，因此，它們的俯仰角度必須要通過調(diào)節(jié)件進(jìn)行對(duì)中。分束鏡托架2和聚焦鏡托架5是有兩個(gè)軸可以調(diào)節(jié)俯仰的鏡片支架。調(diào)節(jié)俯仰時(shí)，鏡片將相對(duì)于套筒進(jìn)行微小的擺動(dòng)。
高度微調(diào)裝置是由高度微調(diào)固定支架10和焊接嘴11構(gòu)成的。高度微調(diào)固定支架10的內(nèi)環(huán)有螺紋，它與焊接嘴11是周向固定的，這樣旋轉(zhuǎn)高度微調(diào)固定支架10時(shí)焊接嘴11就可在豎直方向上通過螺紋上下移動(dòng)，從而來進(jìn)行高度的調(diào)節(jié)。
如圖2所示，壓力控制聚焦鏡片8是采用水冷的模式來降溫的，在鏡片的反射面里面是蜂窩狀的金屬結(jié)構(gòu)25，里面有冷卻水通過，水的壓力作用在反射面上，通過改變不同的水壓，反射面可以發(fā)生微小的形變，這樣就可以改變反射面的弧度，也就可以改變反射鏡的焦距；在壓力控制聚焦鏡片8的表面設(shè)有表面反射材料22，表面反射材料22緊貼鏡片外壁21，聚焦鏡壓力水進(jìn)水管13及壓力水出水管14和蜂窩狀的金屬結(jié)構(gòu)25連通。
壓力水進(jìn)水嘴6和壓力水出水嘴7分別連接聚焦鏡壓力水進(jìn)水管13及壓力水出水管14，聚焦鏡壓力水進(jìn)水管13一端跟水泵相連，水泵產(chǎn)生連續(xù)的穩(wěn)定的水壓，而在壓力水出水管14一端連有一個(gè)水壓控制閥15，里面有一個(gè)調(diào)節(jié)葉片，由電機(jī)帶動(dòng)，這樣在調(diào)節(jié)葉片旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，出口的流量就會(huì)發(fā)生變化，水壓跟著發(fā)生變化，作用在鏡片的壓力變形結(jié)構(gòu)上，這樣的結(jié)果就是鏡片表面曲率變化，聚焦鏡焦距變化，激光的焦點(diǎn)做上下的振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)焦點(diǎn)的目的。
圖3、4詳細(xì)的描述了壓力控制閥的結(jié)構(gòu)及工作原理。
在掏空的圓柱體殼體32兩側(cè)對(duì)稱的裝有進(jìn)水嘴31和出水嘴34，殼體32的兩個(gè)端蓋上固定有軸承35，里面有密封圈36，有一根軸38裝在軸承35上，電機(jī)軸38上固定有橢圓形的壓力調(diào)節(jié)葉片33，軸由電機(jī)37驅(qū)動(dòng)。
壓力調(diào)節(jié)葉片33旋轉(zhuǎn)，當(dāng)葉片的長軸方向與出水嘴34方向一致時(shí)，出水嘴34被堵住，水流減緩，冷卻水壓力升高；當(dāng)葉片離開這個(gè)位置時(shí)，出水嘴34放開，流速加快，水壓減小。水壓這樣周期變化的結(jié)果就是聚焦鏡的焦距發(fā)生周期性的變化，實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)的目的。
以上所述，是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種振動(dòng)雙焦點(diǎn)焊接激光頭，其特征在于其激光頭連接板將焊接激光頭與激光器的出口連接起來，焊接激光頭殼體有固定套筒和連接板固定在一起，是激光分束鏡托架的安裝固定體；將射來的激光束分成兩束的分束鏡安裝在分束鏡托架上，壓力控制聚焦鏡安裝在聚焦鏡托架上，而聚焦鏡托架也安裝在激光頭殼體上；焊接嘴連接件與高度微調(diào)固定支架連接在一起，使它們成為一體；能上下移動(dòng)的焊接嘴與高度微調(diào)固定支架連接在一起，壓力水進(jìn)水嘴和壓力水出水嘴和鏡片連通。
2.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)雙焦點(diǎn)焊接激光頭，其特征在于分束鏡托架和聚焦鏡托架是設(shè)有可以調(diào)節(jié)俯仰的兩個(gè)軸的鏡片支架。
3.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)雙焦點(diǎn)焊接激光頭，其特征在于高度微調(diào)裝置是由高度微調(diào)固定支架和焊接嘴構(gòu)成的，高度微調(diào)固定支架的內(nèi)環(huán)有螺紋，它與焊接嘴是周向固定的。
4.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)雙焦點(diǎn)焊接激光頭，其特征在于壓力控制聚焦鏡片的反射面里面是蜂窩狀的金屬結(jié)構(gòu)；在壓力控制聚焦鏡片的表面設(shè)有表面反射材料，表面反射材料緊貼鏡片外壁，聚焦鏡壓力水進(jìn)水管及壓力水出水管和蜂窩狀的金屬結(jié)構(gòu)連通。
5.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)雙焦點(diǎn)焊接激光頭，其特征在于壓力水進(jìn)水嘴和壓力水出水嘴分別連接聚焦鏡壓力水進(jìn)水管及壓力水出水管，聚焦鏡壓力水進(jìn)水管一端跟水泵相連，而在壓力水出水管一端連有一個(gè)水壓控制閥。
6.如權(quán)利要求5所述的振動(dòng)雙焦點(diǎn)焊接激光頭，其特征在于壓力控制閥在掏空的圓柱體殼體兩側(cè)對(duì)稱的裝有進(jìn)水嘴和出水嘴，殼體的兩個(gè)端蓋上固定有軸承，里面有密封圈，有一根軸裝在軸承上，電機(jī)軸上固定有橢圓形的壓力調(diào)節(jié)葉片，軸和電機(jī)連接。
專利摘要一種振動(dòng)雙焦點(diǎn)焊接激光頭，其激光頭連接板將焊接激光頭與激光器的出口連接起來，焊接激光頭殼體有固定套筒和連接板固定在一起，是激光分束鏡托架的安裝固定體；分束鏡安裝在分束鏡托架上，壓力控制聚焦鏡安裝在聚焦鏡托架上，聚焦鏡托架安裝在激光頭殼體上；焊接嘴連接件與高度微調(diào)固定支架連接在一起，焊接嘴與高度微調(diào)固定支架連接在一起；本實(shí)用新型在充分利用雙焦點(diǎn)焊接頭的基礎(chǔ)上，對(duì)其增加了振動(dòng)功能，可以大大提高激光焊接工藝性能，特別是對(duì)于激光焊接的送絲過程提供良好的工藝保障，同時(shí)可以降低裝配精度的要求，使它在更為廣泛的領(lǐng)域中得到利用。
文檔編號(hào)B23K26/06GK2633493SQ03264358
公開日2004年8月18日 申請(qǐng)日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者汪蘇 申請(qǐng)人:汪蘇, 鄭華義, 韓承祥, 鞏水利