[发明专利]一种激光焊接机的激光束外光路系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光焊机设备领域，特别适用于冷轧激光焊机消除热透镜效应,减少功率损耗及光束偏斜的激光束外光路系统装置，具体涉及一种激光焊接机的激光束外光路系统。

背景技术

冷轧C202酸轧激光焊机，主要用于焊接厚度在2mm-3mm、硬度HR30Te在42－65的热轧带钢，焊机激光源本体输出镜输出光斑直径为22mm，功率为8KW的激光束，通过外光路的多次反射和最终聚焦实现激光对钢板的焊接。

大功率激光束是在空气中传输的，空气将吸收一部分激光能量，构成空间折射率场分布，最终形成空气热透镜，一般是不稳定的，环境温度高时更加明显，它一方面使激光束的位置发生偏折，另一方面影响到激光光束质量的聚焦焦点的位置。

现有焊机激光束外光路系统采用不锈钢管路基本密闭技术，由管路、反射镜、聚焦镜及激光加工头组成，在激光加工头出光口位置有一个压缩空气气帘，使外光路形成一个基本的封闭空间。该系统基本保证了外光路内部的清洁及激光传送的可靠性，但在环境温度比较高的时候，即环境温度超过30摄氏度时，激光束的位置容易发生偏斜、激光传输实际焊透率会出现下降，环境温度越高越明显，在这种情况下，只能通过降低焊接速度来弥补光束偏斜和焊透率下降问题；而且外光路内部的光学反射镜和聚焦镜特别容易脏，镜子表面还容易出现烧点损伤，给正常焊接生产带来很大影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光焊接机的激光束外光路系统，用以解决激光束经过外光路传送后，由于空气热透镜效应及光学器件结露异常，使激光光束发生偏斜及实际功率明显衰减导致焊透率下降的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种激光焊接机的外光路系统，包括激光传输管路、激光输出镜、反射镜和激光头，在激光传输管路中沿着激光束传输的方向依次设置有双向喷气环、第一单向喷气环、环流喷吹框、第二单向喷气环和、第三单向喷气环和第四单向喷气环，所述双向喷气环和第一单向喷气环位于激光输出镜区域，所述双向喷气环对着激光输出镜的环面上开设有喷气孔，用于吹出气流以吹散激光输出镜镜面上的水汽，所述双向喷气环面向激光束传输方向的环面上也开设有喷气孔，用于吹出气流以吹散双向喷气环与第一单向喷气环之间区域的空气热透镜，双向喷气环的进气口连接有第一流量控制支阀；

所述第一单向喷气环面向激光束传输方向的环面上开设有喷气孔，用于吹出气流以吹散第一单向喷气环与环流喷吹框之间区域的空气热透镜，第一单向喷气环的进气口连接有第二流量控制支阀；

环流喷吹框和第二单向喷气环位于反射镜区域，所述环流喷吹框是由中空的面板围成的框型结构，各所述面板对着反射镜的一面上开设有喷气孔，用于吹出气流以吹散反射镜镜面上的水汽，在环流喷吹框的进气口连接有环流喷吹流量支阀；第二单向喷气环面向激光束传输方向的环面上开设有喷气孔，用于吹出气流以吹散第二单向喷气环与第三单向喷气环之间区域的空气热透镜，第二单向喷气环的进气口连接有第三流量控制支阀；

所述第三单向喷气环和第四单向喷气环设置在激光头区域，第三单向喷气环面向激光束传输方向的环面上开设有喷气孔，用于吹散第三单向喷气环与第四单向喷气环之间区域的空气热透镜，所述第三单向喷气环的进气口连接有第四流量控制支阀；所述第四单向喷气环面向激光头的环面上开设有喷气孔，用于吹散激光头区域的空气热透镜，第四单向喷气环的进气口连接有第五流量控制支阀。

所述第一流量控制支阀向双向喷气环输送2～3L/min的压缩气流。

所述第二流量控制支阀、第三流量控制支阀，第四流量控制支阀和第五流量控制支阀分别向第一单向喷气环、第二单向喷气环、第三单向喷气环和第四单向喷气环输送1.8～2.2L/min的压缩气流。

环流喷吹流量支阀向环流喷吹框输送2.5～3.5L/min的压缩气流。

所述双向喷气环面向激光束传输方向的环面上开设有8～10个喷气孔，对着激光输出镜的环面上开设有3～6个喷气孔。

所述第一单向喷气环面向激光束传输的方向开设有9～12个喷气孔。

所述环流喷吹框是由四个中空的面板围成的方形框，上面板为45度下倾斜面板，面向反射镜开设有4～8个喷气孔，两侧面板为30度内倾斜面板，面向反射镜开设有2～4个喷气孔，下面板为内凹弧面板，面向反射镜开设有4～8个喷气孔。

该外光路系统设置有压缩气体引入装置，所述压缩气体引入装置包括冷却干燥器，所述冷却干燥器的进气口通过输入管路用于连接压缩气体气源，其出气口通过输出管路与激光传输管路连通，所述输出管路上设置有气体流量控制总阀。