專利名稱：一種非穩(wěn)腔同軸送絲激光填絲焊接機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種焊接機(jī)，更具體說，它涉及一種非穩(wěn)腔同軸送絲激光填絲焊接機(jī)。
背景技術(shù)：
填絲焊接工藝原理為激光束垂直照射在工件表面聚焦，焊絲從側(cè)向送入聚焦光斑內(nèi)(旁送絲)，被激光束加熱熔化后填充焊縫間隙。在激光束的繼續(xù)作用下，基體金屬熔化，形成熔化小孔。小孔周圍的金屬能將入射的激光能量幾乎全部吸收。當(dāng)工件移動時小孔移動并凝固形成焊縫?，F(xiàn)有激光填絲焊存在以下突出問題1)由于光、絲不同軸，二者間位置的微小波動都會影響其精確耦合，從而影響焊道質(zhì)量。2)焊絲僅受激光單邊照射，材料受熱不均勻，為保證熔履，焊接時需輸入較高的功率。不僅消耗能源，高能輸入還將導(dǎo)致熔池持續(xù)高溫和慢冷卻，使得熔履組織常常不能得到理想的激光冷相。3)非對稱受熱造成焊縫不可避免的受到掃描方向影響，不適合二維或三維焊接。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種光、絲耦合姿態(tài)固定，熱源分布合理的非穩(wěn)腔同軸送絲激光填絲焊接機(jī)。這種非穩(wěn)腔同軸送絲激光填絲焊接機(jī)，包括激光焊接控制系統(tǒng)，所述激光焊接控制系統(tǒng)分別連接有送絲進(jìn)給控制系統(tǒng)、非穩(wěn)腔環(huán)形激光發(fā)生器；非穩(wěn)腔環(huán)形激光發(fā)生器通過45°反射鏡連接至聚焦系統(tǒng)，聚焦系統(tǒng)下端設(shè)有激光焊接頭，激光焊接頭內(nèi)設(shè)有送絲嘴組件，送絲嘴組件下端同軸設(shè)有焊絲，送絲進(jìn)給控制系統(tǒng)連接控制送絲機(jī)，送絲機(jī)輸出到送絲嘴組件。作為優(yōu)選所述非穩(wěn)腔環(huán)形激光發(fā)生器內(nèi)依次設(shè)有球面反射凹鏡、球面反射凸鏡， 其中球面反射凸鏡通過鏡片固定細(xì)桿支撐固定與45°反射鏡平行，所述聚焦系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有聚焦鏡，設(shè)于45°反射鏡正下方。作為優(yōu)選所述激光焊接控制系統(tǒng)還連接有運(yùn)動工作臺，運(yùn)動工作臺設(shè)于焊絲下方。本實用新型的有益效果是非穩(wěn)腔激光對波型限制能力較強(qiáng)，且對工作物質(zhì)折射率畸變不敏感，容易實現(xiàn)單橫模輸出。非穩(wěn)腔用于高增益氣體激光器系統(tǒng)，可獲得接近于衍射極限角的輸出；用于脈沖大能量或高功率固體激光器系統(tǒng)，可獲得輸出發(fā)散角小于零點幾毫弧度的高亮度激光輸出。單模小發(fā)散角激光對加工非常有利。利用非穩(wěn)腔諧振技術(shù)實現(xiàn)中空環(huán)形激光光斑。單根送絲嘴可布置在中空無光區(qū)，實現(xiàn)焊絲與聚焦激光束同軸正向送進(jìn)。送進(jìn)角固定為90°。加工時送進(jìn)方向，送進(jìn)角度及送進(jìn)位置均不變，易于實現(xiàn)精確耦合，獲得高質(zhì)量平整焊縫。絲材完全被包圍，且各方向受熱均勻，熔化凝固速度加快，熔池對流傳熱均勻，利于獲得高性能焊縫，且絲材在達(dá)到高密度光斑之前恰好要經(jīng)過光束密度漸強(qiáng)區(qū)域，具有熔前預(yù)熱作用，能有效的利用激光能量實現(xiàn)速熔速冷，獲得激光熔履組織。 顯而易見，非穩(wěn)腔同軸送絲激光焊接技術(shù)具有光、絲耦合姿態(tài)固定，熱源分布合理等突出優(yōu)勢。

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A部放大示意圖；圖3為同軸送絲原理圖；圖4為非穩(wěn)腔環(huán)形激光發(fā)生器原理圖；圖5為球面反射凸鏡主視圖；圖6為球面反射凸鏡俯視圖；附圖標(biāo)記激光焊接控制系統(tǒng)1 ；非穩(wěn)腔環(huán)形激光發(fā)生器2 ；45°反射鏡3 ；聚焦系統(tǒng)4 ；送絲嘴組件5 ；激光焊接頭6 ；焊絲7 ；工件8 ；運(yùn)動工作臺9 ；送絲機(jī)10 ；送絲進(jìn)給控制系統(tǒng)11 ；激光束12 ；送絲嘴13 ；球面反射凹鏡14 ；球面反射凸鏡15 ；聚焦鏡16 ；鏡片固定細(xì)桿17。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步描述。雖然本實用新型將結(jié)合較佳實施例進(jìn)行描述，但應(yīng)知道，并不表示本實用新型限制在所述實施例中。相反，本實用新型將涵蓋可包含在有附后權(quán)利要求書限定的本實用新型的范圍內(nèi)的替換物、改進(jìn)型和等同物。參見圖1至圖6所示，這里介紹的非穩(wěn)腔同軸送絲激光填絲焊接機(jī)一般用于二維或三維焊接，然而應(yīng)知道，本實用新型也可用于其它焊接等使用。這種非穩(wěn)腔同軸送絲激光填絲焊接機(jī)，包括激光焊接控制系統(tǒng)1，所述激光焊接控制系統(tǒng)1分別連接有送絲進(jìn)給控制系統(tǒng)11、非穩(wěn)腔環(huán)形激光發(fā)生器2 ；非穩(wěn)腔環(huán)形激光發(fā)生器2通過45°反射鏡3連接至聚焦系統(tǒng)4，聚焦系統(tǒng)4下端設(shè)有激光焊接頭6，激光焊接頭6內(nèi)設(shè)有送絲嘴組件5，送絲嘴組件5下端同軸設(shè)有焊絲7，送絲進(jìn)給控制系統(tǒng)11連接控制送絲機(jī)10，送絲機(jī)10輸出到送絲嘴組件5。非穩(wěn)腔激光不局限于一種組合方式，主要包含有凹凸虛共焦腔(本例使用)， 平凸腔，凹凹非對稱共焦腔，雙凸腔。其中鏡片包含球面鏡(本例中使用)或柱面凹凸鏡， 其中球面反射凸鏡15與球面反射凹鏡14同心放置45°反射鏡置于諧振腔外激光輸出端， 所述聚焦系統(tǒng)4內(nèi)設(shè)有聚焦鏡16，設(shè)于45°反射鏡3正下方。所述激光焊接控制系統(tǒng)1還連接有運(yùn)動工作臺9，運(yùn)動工作臺9設(shè)于焊絲7下方。如圖4所示激光諧振腔內(nèi)平行于諧振腔的激光束12將會向鏡片邊緣方向做折返放大，直到溢出球面反射凸鏡15，其中球面反射凸鏡與球面反射凹鏡同心放置45°反射鏡置于諧振腔外激光輸出端，形成環(huán)形強(qiáng)激光輸出。輸出激光束12經(jīng)45°反射鏡3后，被反射至聚焦鏡16，最后被聚焦到工件8表面。如圖1所示單根送絲嘴組件5布置在中空無光區(qū)，送絲嘴組件5使用絲嘴安裝細(xì)桿安裝于激光焊接頭6上，其中絲嘴安裝細(xì)桿安裝方位和送絲管位置與鏡片固定細(xì)桿17空間平行避免插入損耗，實現(xiàn)焊絲7與聚焦激光束12同軸正向送進(jìn)。送進(jìn)角固定為90°。激光焊接控制系統(tǒng)1根據(jù)工藝要求設(shè)定送絲進(jìn)給速度給送絲供給控制系統(tǒng)11，送絲供給控制系統(tǒng)11控制送絲機(jī)10送絲，運(yùn)動工作臺9移動速度，脈沖能量，脈沖寬度，輔助氣體流量，使激光束12垂直照射在工件8表面處聚焦，焊絲7同軸向送入聚焦光斑內(nèi)，被激光束12加熱熔化后填充焊縫間隙。在激光束12的繼續(xù)作用下，基體金屬熔化，形成熔化小孔。小孔周圍的金屬能將入射的激光能量幾乎全部吸收。通過激光焊接控制系統(tǒng)1控制運(yùn)動工作臺9移動工件時小孔移動并凝固形成焊縫，實現(xiàn)同軸送絲激光焊接。
權(quán)利要求1.一種非穩(wěn)腔同軸送絲激光填絲焊接機(jī)，其特征在于包括激光焊接控制系統(tǒng)(1)， 所述激光焊接控制系統(tǒng)(1)分別連接有送絲進(jìn)給控制系統(tǒng)(11)、非穩(wěn)腔環(huán)形激光發(fā)生器 (2)；非穩(wěn)腔環(huán)形激光發(fā)生器( 通過45°反射鏡C3)連接至聚焦系統(tǒng)(4)，聚焦系統(tǒng)(4) 下端設(shè)有激光焊接頭(6)，激光焊接頭(6)內(nèi)設(shè)有送絲嘴組件(5)，送絲嘴組件( 下端同軸設(shè)有焊絲(7)，送絲進(jìn)給控制系統(tǒng)(11)連接控制送絲機(jī)(10)，送絲機(jī)(10)輸出到送絲嘴組件(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非穩(wěn)腔同軸送絲激光填絲焊接機(jī)，其特征在于所述非穩(wěn)腔環(huán)形激光發(fā)生器O)內(nèi)依次設(shè)有球面反射凹鏡(14)、球面反射凸鏡(15)，其中球面反射凸鏡(1 通過鏡片固定細(xì)桿(17)支撐固定與45°反射鏡C3)平行，所述聚焦系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有聚焦鏡(16)，設(shè)于45°反射鏡(3)正下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非穩(wěn)腔同軸送絲激光填絲焊接機(jī)，其特征在于所述激光焊接控制系統(tǒng)(1)還連接有運(yùn)動工作臺(9)，運(yùn)動工作臺(9)設(shè)于焊絲(7)下方。
專利摘要本實用新型公開了一種非穩(wěn)腔同軸送絲激光填絲焊接機(jī)，包括激光焊接控制系統(tǒng)，所述激光焊接控制系統(tǒng)分別連接有送絲進(jìn)給控制系統(tǒng)、非穩(wěn)腔環(huán)形激光發(fā)生器；非穩(wěn)腔環(huán)形激光發(fā)生器通過45°反射鏡連接至聚焦系統(tǒng)，聚焦系統(tǒng)下端設(shè)有激光焊接頭，激光焊接頭內(nèi)設(shè)有送絲嘴組件，送絲嘴組件下端同軸設(shè)有焊絲，送絲進(jìn)給控制系統(tǒng)連接控制送絲機(jī)，送絲機(jī)輸出到送絲嘴組件。顯而易見，非穩(wěn)腔同軸送絲激光焊接技術(shù)具有光、絲耦合姿態(tài)固定，熱源分布合理等突出優(yōu)勢。
文檔編號B23K26/30GK202021424SQ201120096720
公開日2011年11月2日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者盧新泉, 向勇 申請人:東陽市雙燕設(shè)備有限公司