[发明专利]一种超高功率激光焊丝同步搅拌激光焊接装置

说明书

本发明公开了一种超高功率激光焊丝同步搅拌激光焊接装置，包括壳主体、准直模块、反射镜模块、反射聚焦模块和送丝模块，准直模块包括光纤接口和准直镜；反射镜模块包括反射镜；反射聚焦模块包括第一摇摆座、第一动力机构和聚焦镜，反射镜和聚集镜均采用铜镜，可承受3万瓦以上超高功率激光，聚焦镜具有抛物面；送丝模块包括第二摇摆座、第二动力机构和送丝管，第二摇摆座安装在第一摇摆座上，第二动力机构安装在第一摇摆座上，送丝管安装在第二摇摆座上，以让自动送丝机送出的焊丝穿过送丝管后被聚焦激光熔化实现工件焊接。本发明可控制焊丝同步在焊缝中来回搅拌，能实现较宽焊缝的一次焊接，减少了宽焊缝的焊接工序，提高了焊接效率。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，更具体地，涉及一种激光焊接装置。

背景技术

激光焊接以其高能量密度、高的焊缝深宽比和较高的焊接速度等优势而在汽车、船舶、航空航天等领域应用广泛。在面向较厚的高强钢之间的宽间隙(如20mm左右)焊接时，超高功率单激光焊接往往难以满足要求。现有技术如激光搅拌(wobble)焊能获得比单激光焊接稍宽的焊缝，但其主要目的还是用来改善相应材料的焊接焊缝性能，避免气孔等缺陷的产生，对熔宽增加的贡献有限；激光钎焊在某些情况下能获得稍宽的焊缝，但因其焊丝与激光一般相对静止，仅有一个焊缝方向的同步运动，焊缝宽度基本取决于激光功率、送丝量等工艺参数，熔宽也有限；传统的电弧焊接一般可以用来获得较宽焊缝，但大多说情况下还是需要人工参与，焊缝成形和焊缝质量难以同时得到保证。

此外，传统激光焊接方式，主要采用透镜传导激光的方式，在超高功率焊接过程中，所需激光功率越来越大，高达1万瓦到3万瓦；激光功率达3万瓦以上时，非金属光学透镜的受热变形问题变得突出，较高的温度会改变其光学性能，也会对镜片的使用寿命产生极为不利的影响。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种超高功率激光焊丝同步搅拌激光焊接装置，其能实现较宽焊缝的一次焊接，减少了宽焊缝的焊接工序，提高了焊接效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种超高功率激光焊丝同步搅拌激光焊接装置，其特征在于，包括壳主体、准直模块、反射镜模块、反射聚焦模块和送丝模块，其中：

所述准直模块包括光纤接口和准直镜，所述光纤接口设置于该壳主体上，以用于连接激光光纤头并让激光光纤头发射激光到该壳主体内的准直镜上，再经该准直镜准直后形成平行光；

所述反射镜模块包括安装在该壳主体内的反射镜，以用于反射所述准直镜出来的平行光；

所述反射聚焦模块包括第一摇摆座、第一动力机构和聚焦镜，所述第一摇摆座可转动安装在所述壳主体上，所述第一动力机构安装在所述壳主体上，以用于带动所述第一摇摆座绕第一水平线摆动，所述聚焦镜安装在所述第一摇摆座内，该聚焦镜具有抛物面，以用于对所述反射镜反射的平行光进行反射和聚集后形成聚焦激光，从而使得聚焦激光可跟随第一摇摆座进行同步摆动，所述第一摇摆座上设置有作为聚焦激光出口的条形孔；

所述送丝模块包括第二摇摆座、第二动力机构和送丝管，所述第二摇摆座可转动安装在所述第一摇摆座上，所述第二动力机构安装在所述第一摇摆座上，以用于带动所述第二摇摆座绕与第一水平线平行的第二水平线摆动，所述送丝管安装在所述第二摇摆座上，以用于穿装自动送丝机送出的焊丝，从而使焊丝可跟随第一摇摆座摆动的同时也可跟随第二摇摆座摆动。

优选地，还包括触觉跟踪模块，所述触觉跟踪模块包括第三摇摆座、复位弹簧、编码器和探针，所述第三摇摆座安装在所述壳主体上并可绕与第一水平线平行的第三水平线摆动，所述复位弹簧安装在所述壳主体与所述第三摇摆座之间，以用于让第三摇摆座绕第三水平线摆动后复位，所述探针安装在所述第三摇摆座上，以用于接触焊缝并被焊缝带动绕第三水平线摆动，所述编码器与所述第三摇摆座连接，以用于通过所述第三摇摆座摆动的位置获得探针的位置并反馈给控制模块，控制模块通过控制所述反射聚焦模块的第一动力机构带动聚焦激光转动和第二动力机构带动焊丝转动，从而带动光斑和焊丝以探针位置为中心来回搅拌。