[发明专利]一种激光装置

说明书

本发明公开了一种激光装置，其特征在于，所述装置包括单纤芯光纤和用于对来自单纤芯光纤的出射光进行聚光以实现匙孔型和/或热传导型的混合焊接的镜筒，所述镜筒内部与单纤芯光纤在同一光轴上依次设置有中空球面镜、准直透镜及聚光透镜，所述中空球面镜设置在所述镜筒内且位于光纤出口与准直透镜之间，所述中空球面镜比聚光透镜的焦点距离长，并且所述中空球面镜的中空直径设置在所述光纤射出的光束内。本发明还具有能够灵活地应对各公司光纤激光器，也能够进行单模传送，并在高耐力下利用简单的单纤芯光纤实现匙孔型和热传导型的混合焊接方式等特点。

【技术领域】

本发明涉及激光加工领域，特别涉及用于进行激光焊接等加工的激光装置。

【背景技术】

近年来，作为消除溅射、气孔、裂纹等焊接缺陷、高质量地实现焊接的手段，特别是在车载用电池的批量生产中使用了重叠了匙孔型焊接和热传导型焊接的混合焊接方式。

为了实现该匙孔型和热传导型的混合焊接方式，可以通过重叠匙孔焊接的小直径上的高亮度聚焦光斑和用于对其周围进行预热的大直径的低亮度的聚焦光斑来实现。

作为用一根光纤简单地实现匙孔型和热传导型的混合焊接方式，例如专利文献中的图4所示，在光纤中心的纤芯的周围设置环状的纤芯，进而在外侧具有包层的光纤中，通过以跨接的方式聚光在两个纤芯的一方，使从双芯光纤射出的激光进行聚光的方式被实用化。但是，在进行千瓦级的混合型焊接时，制作专利文献中那样的双芯非常困难，如果不是特殊的光纤制造商则无法制作。

另外，还存在耦合耐力方面的问题，无法进行光纤芯径小于50μm的单模激光传送的问题。

【发明内容】

综上所述，本发明为了解决上述问题，其目的在于提供一种能够灵活地应对各公司光纤激光器，也能够进行单模传送，并在高耐力下利用的简单的单纤芯的匙孔型和热传导型的混合焊接方式的激光装置。

为了解决所述技术问题，本发明提供对于利用准直透镜和聚光透镜对从光纤射出的激光进行成像的激光焊接头，在准直透镜之前插入焦距较长的中空的凸透镜或凹透镜，中空部分通过光纤中心附近的光束，经过焊接头准直聚焦后实现匙孔焊接。另一方面，偏离光纤中心较远的光束，透过焦距很长的中空凸球面镜/凹透镜，焦点位置发生了变化，与中空部分通过的光束的焦点发生了偏离，在焊接平面上得到一个在焦点上，一个离焦的同心聚焦光斑，离焦的光斑较大，可以实现热传导焊接，正焦点的光斑小，可以实现匙孔焊接。因此，实现了匙孔型+热传导型的激光焊接。

在上述技术方案中，光纤中心附近的光束无损地通过了在准直透镜前面或者后面的中空球面镜的空间部分，不受影响地聚焦于工件表面，其他通过中空球面镜曲面部分的光束，因为中空球面镜的曲面，改变了其沿光轴传输的光束的角度，光束聚焦后，其焦点位置相对于中心光束的焦点位置发生了偏移，或者前移或者后移，所以在工件表面得到了同心的两个光斑，一个光斑小且功率密度高，另一个光斑大且功率密度小。特别是车载用锂电池，在铁、铝、铜的焊接方面，无溅射、无气孔的高品质焊接是不可缺少的。新方法产生的飞溅和气孔的尺寸，比规格要求的50um要小很多，因此可以提高品质和成品率。

另外，通过改变中空球面镜与准直透镜之间的距离，还能够调整匙孔与热传导的功率比率，并且可以对热传导用的光斑直径进行微调，以实现更高品质的激光焊接。

另外，因为能够简单地更换不同空洞尺寸的中空球面镜，所以能够大幅改变过程条件幅度，能够简单且高质量地进行各种形状、材质的焊接。

再者，通过采用中心部分是平面的透镜代替中空球面镜，能够进一步提高激光耐力。

【附图说明】

图1本实施方式的激光装置的整体结构图；

图2是有关第1实施方式的激光光源的基本结构图。图2(a)是凸型中空镜头的镜筒图；图2(b)是凸型中空镜头的镜筒图的亮度分布图；