[实用新型]一种激光焊接加工头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光焊接加工设备，具体地说是一种激光焊接加工头。

背景技术

激光焊接是以激光作为热源进行焊接，激光焊接具有焊缝深宽比大、热影响区窄、焊接速度快、焊接线能量低、焊接变形小、聚焦后的光斑直径小和能量密度高等特点，因而被广泛的应用于机械、汽车、造船、航空航天、钢铁、海洋工程、零件表面修复等工业领域，获得了日益广泛的应用。

激光焊接头是激光焊接设备的重要组成部分，焊接头的结构直接影响着焊接的效果。现有的激光焊接头在使用过程中存在一些问题，影响了激光焊接工艺的实施和其稳定性。首先，现有的激光焊接头的光学系统通常采用准直——聚焦式，光纤出口位于准直镜焦点处，这样准直镜上的通光口径通常较小，镜片只有中间的一个较小范围内承受较高密度的激光能量，这样镜片中心与周边的温度梯度较大，变形比较严重，特别在10KW以上的激光焊接中，变形现象更为显著。而如果采用一片大焦距透镜对激光束准直的办法，将使加工头的尺寸大大增加，其制造精度和工况的适应性将受到一定限制；其次，一个问题是气刀的设计，在激光焊接过程中，气刀的作用是将激光焊接工艺产生的烟尘和飞溅物吹离光轴，从而保证保护镜片和光学系统不被污染，保证激光焊接可以长时间的实施。但由于之前的气刀设计是：气刀上方与保护镜相连，下方则是相对自由的空间，这样，下方的保护气体多，上面的少，这样就在气刀产生的高速气体两侧形成了一个压力差，将高速气体吹向保护镜一侧。同时，气刀的高速气流使得光轴部位的产生了一个负压区，按照一般的设计，这个负压区将把熔池附近的保护气体沿光轴吸入到高速气流的位置，这样熔池附近的保护气体又把保护范围外的空气吸到熔池附近，导致保护气氛不纯，影响焊接工艺质量，这个问题在同轴保护气模式下尤为严重；最后，在激光焊接加工头中，为了便于更换保护镜，通常将保护镜设计为抽屉式的。而现有的激光焊接头由于设计、零件制造精度、装配精度等因素的影响，使保护镜抽屉与保护镜座之间的配合很难达到一个理想的松紧关系，即使可以达到，也需要比较复杂的修配过程。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种激光焊接加工头。该激光焊接加工头提高了激光焊接工艺过程的稳定性和加工质量。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种激光焊接加工头，包括从上至下依次连接的光纤接口模块、光束准直模块、光束聚焦模块、保护镜模块、气刀模块及保护气喷嘴模块，其中光纤接口模块、光束准直模块、光束聚焦模块、保护镜模块及气刀模块上沿轴线均设有可通过光束的中央通道，所述光束准直模块内依次设有扩束透镜和准直透镜，所述光束聚焦模块内设有聚焦透镜，所述气刀模块的侧壁上设有能喷射气流的气刀，所述保护气喷嘴模块的喷嘴与焊接部位的光斑对应。

所述气刀喷射的气流与光轴垂直。所述气刀两侧分别设有辅助气体入口，所述辅助气体入口处设置过滤网。

所述保护镜模块为带锁销的抽屉式结构，包括保护镜座、保护镜抽屉、保护镜及保护镜锁销，其中保护镜座及保护镜抽屉的中心均设有所述中央通孔，所述保护镜座的侧面设有与中央通孔相垂直、并与中央通孔相连通的通孔，该通孔内设置所述保护镜抽屉，所述保护镜抽屉的外侧面设有能锁死保护镜抽屉的所述保护镜锁销，所述保护镜放置在保护镜抽屉内，所述保护镜的上面设有保护镜压圈，所述保护镜压圈上面设有上压圈，所述上压圈通过弹性柱塞与保护镜压圈连接。所述保护镜锁销包括锁销盒、锁销及锁扣盒，其中锁销位于锁销盒内、并且一端设有销轴，所述锁扣盒上对应于锁销一端的销轴设有凹槽，所述锁销盒与所述聚焦模块连接。所述保护镜座与保护镜抽屉的底面接触处设有导向垫片。

所述保护气喷嘴模块为同轴保护气模块或侧向保护气模块，所述同轴保护气模块通过连接块与气刀模块的底部连接。所述同轴保护气模块包括内芯和外套，其中内芯与外套内壁螺纹连接，所述内芯和外套之间留有能通过保护气体的间隙。所述内芯外壁上设有使保护气体能够顺畅流动的平面和凹槽。所述内芯的上端内壁上设有增阻圈。

本实用新型的优点及有益效果是：

1.本实用新型的光学系统采用扩束-准直-汇聚的方式。首先利用一个正透镜将光束初步放大，然后设置另一正透镜对光束进行准直，主要是利用前一透镜折射光线的反向延长线与后一透镜的物方交点重合的原理，实现光束的准直。这样在保证镜片尺寸的同时可以使镜片的通光孔径达到一个合理的范围，保证镜片受热均匀；然后对准直后的光束进行聚焦，实施激光焊接工艺。