[实用新型]一种环形光斑焊接头装置

说明书

本实用新型公开了一种环形光斑焊接头装置包括依序放置的光纤接口、准直镜组、锥透镜、反射镜和聚焦镜组，光束依序通过光纤、准直镜组、锥透镜和聚焦镜组后得到环形光斑。本实用新型的环形光斑焊接头聚焦镜组活动自由度高，产生的环形光斑环形光斑大小可调，光斑照度均匀，离焦面和焦面处光斑变化范围宽，边际效果明显。

技术领域

本实用新型涉及激光焊接技术领域，具体涉及一种环形光斑焊接头装置。

背景技术

激光焊接技术具有溶池净化效应，能纯净焊缝金属，适用于相同和不同金属材料间的焊接。激光焊接能量密度高，对高熔点、高反射率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。由于激光焊接热影响区小、加热集中迅速、热应力低，因而在集成电路和半导体器件壳体的封装中，显示出独特的优越性。传感器或温控器中的弹性薄壁波纹片其厚度在0.05-0.1mm，采用传统焊接方法难以解决，TIG焊容易焊穿，等离子稳定性差，影响因素多而采用激光焊接效果很好，得到广泛的应用。

激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功地应用于微、小型零件焊接中。获得了以小孔效应为理论基础的深熔接，在机械、汽车、钢铁等工业部门获得了日益广泛的应用。

激光焊接通常需要一定的离焦，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高容易蒸发成孔，离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。离焦方式通常有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦，负离焦时，可获得更大的熔深。当负离焦时，材料内部功率密度比表面还高，易形成更强的熔化、汽化，使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中，当要求熔深较大时，采用负离焦；焊接薄材料时，宜用正离焦。

然而现有的焊接装置中，光斑均匀性差，离焦面和焦面处光斑变化范围窄，正离焦和负离焦的焦深也比较小，加工领域也受到限制。

实用新型内容

鉴于现有技术存在的问题和不足，本实用新型提供了一种环形光斑焊接装置，包括依序放置的光纤接口、准直镜组、锥透镜、反射镜和聚焦镜组，所述光纤接口出射的光束依次经过准直镜组和锥透镜，再经反射镜反射进入聚焦镜组，最后得到环形光斑。

进一步的，所述准直镜组与光纤接口的距离为25mm，所述锥透镜与准直镜组的距离为20mm，所述聚焦镜组与反射镜的距离为60mm。

进一步的，所述准直镜组的焦距F＝60mm，直径为10mm-25mm。

进一步的，所述准直镜组包括依序放置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜为平凸透镜、第二透镜为弯月负透镜、第三透镜为平凸透镜。

进一步的，所述第一透镜的前后表面曲率半径分别为-18.625mm、0，其光轴上的中心厚度为0.8mm；所述第二透镜的前后表面曲率半径分别为43.954mm、0，其光轴上的中心厚度为15.647mm；所述第三透镜的前后表面曲率半径分别为-29.261mm、0，其光轴上的中心厚度为6.163mm。

进一步的，所述锥透镜前表面为平面，后表面为样条面，锥角为178°。

进一步的，所述反射镜为球面反射镜，曲率为无穷大，用于转折光轴的方向。

进一步的，所述聚焦镜组的焦距F＝80mm，直径为10mm-16mm。

进一步的，所述聚焦镜组包括依序放置的第四透镜、第五透镜和第六透镜，所述第四透镜为负透镜、第五透镜弯月透镜、第六透镜双凸正透镜。