本發明專利技術涉及激光焊接領域，特別涉及固定于聚焦鏡下方以便聚焦激光的激光焊接機頭(1)，并包括至少一個用于噴射保護氣體的環形噴嘴(5)，以及通過橫向氣體流來保護聚焦鏡的保護腔(3)。該環形噴嘴(5)設置在沒有障礙的光軸(O)的周圍，光軸穿過激光焊接機頭(1)。通過橫向氣體流來保護聚焦鏡的保護腔(3)包括進氣口(9)和排氣口(10)，后者在基本垂直于所述光軸(O)的平面上與進氣口(9)對準。該激光焊接機頭(1)設置成抵靠在所述聚焦鏡上而被固定，在聚焦鏡和所述保護腔(3)之間沒有任何側向開口。該激光頭在環形噴嘴(5)的出口(18)和所述保護腔(3)之間具有至少100mm的距離(d)。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】專利技術背景本專利技術涉及激光焊接領域，特別涉及激光焊接機頭，還涉及使用這種焊接機頭的一種焊接方法。
技術介紹
激光焊接是一種技術，其能使由可熔材料(特別是金屬材料)制成的多個部件通過激光束發出的能量而將它們裝配到一起。激光束被聚焦在兩個相鄰部件之間的聚焦點上，用來將要焊接的材料局部加熱到其熔點之上，從而使得兩個部件在結合平面上被焊接到一起。而后，逐漸推進垂直于激光束的聚焦軸線的焊接點，從而使得兩個相鄰部件按照該推進方向沿焊接線而連接到一起。為了避免焊接線上的材料氧化，本領域技術人員都清楚可將一種惰性保護氣體(例如，氬氣)通過位于聚焦軸線周圍的環形噴嘴噴射到聚焦點上。然而，該項技術的缺陷是用來導向和聚焦激光的光學元件性能會逐漸變差，特別是位于光路端部的聚焦鏡的性能會逐漸變差。由于該鏡頭暴露于具有熱氣體、灰塵、以及熔化的金屬液滴的惡劣環境中，所以其性能會很快降低。遺憾地是，這種光學元件的成本非常高，頻繁更換這些光學元件會對使用激光焊接裝置帶來嚴重影響。在聚焦鏡前放置一塊保護玻璃并不能完全解決這個缺陷。即使這種玻璃成本低于聚焦鏡，但因為其性能降低而頻繁更換也同樣會帶來很大成本，這不僅是因為其更換成本，而且還因為為了更換該玻璃需要停止激光焊接裝置的使用。為此，有人建議為了保護聚焦鏡，讓橫向氣體流流過鏡頭前端，以便阻擋熱氣體、灰塵和熔化金屬液滴，因為這些會降低聚焦鏡表面的性能。然而，這種“交叉射流(crossjet)”技術的效果受到限制。特別是，如果其與在聚焦軸線周圍的噴射保護氣體相結合時，橫向氣體流和保護氣體射流之間的氣動力交互作用會使得保護氣體的噴射不夠穩定，從而使得熔化的金屬材料出現不希望有的氧化。
技術實現思路
本說明書旨在解決這些缺陷。特別是，本專利技術提出了一種固定在聚焦鏡下方以便聚焦激光的激光焊接機頭，該激光焊接機頭包括至少一個用來噴射保護氣體并設置在光軸周圍的環形噴嘴，以及通過橫向氣體流來保護聚焦鏡的保護腔，該保護腔帶有進氣口和排氣口，二者在基本上垂直于所述光軸的平面上相互對準；而同時又可以避免在保護氣體射流和橫向氣體流之間的有害氣動力的相互作用。在至少一個實施例中，該目的可以這樣實現，即激光焊接機頭設置為抵靠在所述聚焦鏡上而被固定，而在聚焦鏡和所述保護腔之間沒有設任何側向開口，而且，在環形噴嘴的出口和所述保護腔之間具有至少100毫米(mm)的距離。通過這些措施，在橫向氣體流和保護氣體射流之間的有害氣動力的相互作用就可以降到最小，從而盡可能地避免熱氣體、灰塵、或聚焦鏡附近的金屬液滴通過焊接機頭或從外部進入。特別是，為了減輕激光焊接機頭的重量，以便減少其慣性并更便于啟動，該激光機頭可在保護腔和環形噴嘴之間具有至少一個側向開口。特別是，為了進一步將由排氣口離開的氣體流與所述保護腔隔開，該激光焊接機頭可以在所述排氣口的下游設導風板。為了使橫向氣體流過保護腔，同時向聚焦鏡提供附加保護，所述保護腔可以沿軸向方向由位于所述光軸周圍的至少一個環形墊圈來限定。為了讓所述環形噴嘴出口處的氣體流動均勻，所述環形噴嘴可以包括位于環形出口上游的集氣腔。為了避免液體或固體顆粒進入集氣腔，環形噴嘴可以在集氣腔和環形出口之間設彎曲通道。環形噴嘴還可包括至少一個擴散器，作為彎曲通道的另一種形式或補充。特別是，所述彎曲通道可以位于擴散器的下游，以便保護擴散器。特別是，該擴散器可以包括至少一個多孔部件或過濾器，例如，多孔部件，或多個過濾器，彼此通過隔片隔開。該至少一個多孔部件或過濾器可以采用金屬制成：舉例來說，擴散器可以包括由青銅制成的多孔部件。例如，為了保護激光焊接裝置不受熱沖擊或電擊，激光焊接機頭可以包括由隔熱和/或電氣絕緣材料制成的部件，置于保護腔和環形噴嘴之間。為了向推進的激光焊接機頭后部依然灼熱的焊接線提供保護以防止氧化，該激光焊接機頭可進一步包括第二噴嘴，用來噴射保護氣體，所述第二噴嘴設置在相對于激光焊接機頭推進方向的環形噴嘴的后部。特別是，第二噴嘴可以集成到移動架內，后者緊固到激光焊接機頭的后部，以便覆蓋焊接線。此外，為了更好地避免橫向氣體流和保護氣體射流之間的氣動力干擾，來自所述保護腔的氣體排放方向可以與激光焊接機頭的推進方向相反。這樣就避免了推進中的激光頭會碰上來自排氣管下游氣體流所產生的湍流。環形噴嘴的出口和保護腔之間的距離是可調的，這樣，可更好地使激光焊接機頭適應各種不同工作參數。本專利技術還涉及到使用這種激光焊接機頭的激光焊接方法，而且，其中，激光束是沿著光軸在位于環形噴嘴下方的聚焦點上聚焦，與此同時，通過所述環形噴嘴將保護氣體噴射到所述聚焦點周圍，同時，所述保護腔內橫向氣體流保護聚焦鏡，以及同時，激光焊接機頭沿垂直于光軸的推進方向推進。附圖說明通過閱讀以非限定性示例給出的實施例的如下詳細說明，可以更好地理解本發明，本專利技術的優點會更清楚地顯現出來。所述說明參照附圖，附圖如下：--圖1為安裝在激光焊接機上的實施例激光焊接機頭的一個實施例的透視圖；--圖2為圖1所示激光焊接機頭的底部示意圖；--圖3為圖1和圖2所示激光焊接機頭的縱向剖面圖，所示沿圖2的III-III線剖開；--圖4為圖1和圖2所示激光焊接機頭的局部剖面圖，所示沿圖2的IV-IV線剖開；以及--圖5為圖1所示激光焊接機頭的導風板的詳圖。具體實施例圖1所示為激光焊接機頭1的實施例。激光焊接機頭1安裝在激光源2的正下方，后者按適于驅動激光焊接裝置的可移動方式支撐，所述激光焊接裝置可以是鉸接臂式、龍門式(gantry?type)、或所屬領域技術人員所熟知的該項用途的任何其它形式的配置形式。激光源2提供的光路，在靠近焊接機頭1的直接底部端部，通向聚焦鏡(圖中未示)。所示激光焊接機頭1固定在聚焦鏡正下方，包括三個主要部分：通過橫向氣體流保護聚焦鏡的保護腔3；保持架(cage)4；以及噴射保護氣體的環形噴嘴5。另外兩個構件固定于激光焊接機頭1上：固定到保護腔3上的導風板(air?deflector)6；以及通過擋圈8固定到激光焊接機頭1上的移動架(traveler)7，而所述擋圈8安裝在環形噴嘴5周圍。從圖2中可以看到，移動架7包括帶有側板20和第二噴嘴21的平板19，第二噴嘴可連接到增壓惰性保護氣體源上，用來將氣體噴射到由平板19和側板20所形成的空間內。帶有多個孔眼的平板(圖中未示)可以插裝在面向平板19的該空間內，從而形成集氣腔(plenum?cavit本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種激光焊接機頭(1)，其固定在聚焦鏡下方以便聚焦激光，該焊接機頭至少包括：??環形噴嘴(5)，用來噴射保護氣體并設置在沒有障礙的光軸(O)周圍，光軸穿過激光焊接機頭(1)；以及??保護腔(3)，用來通過橫向氣體流來保護聚焦鏡，該保護腔帶有進氣口(9)和排氣口(10)，后者與進氣口(9)在基本垂直于所述光軸(O)的平面上對準；該激光焊接機頭(1)的特征在于，其設置為抵靠在所述聚焦鏡上而被固定，在聚焦鏡和保護腔(3)之間沒有任何側向開口；其特征還在于，其在環形噴嘴(5)的出口(18)和所述保護腔(3)之間具有至少100mm的距離(d)。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.12.19 FR 12623681.一種激光焊接機頭(1)，其固定在聚焦鏡下方以便聚焦激光，該焊接機頭至少
包括：
--環形噴嘴(5)，用來噴射保護氣體并設置在沒有障礙的光軸(O)周圍，
光軸穿過激光焊接機頭(1)；以及
--保護腔(3)，用來通過橫向氣體流來保護聚焦鏡，該保護腔帶有進氣口
(9)和排氣口(10)，后者與進氣口(9)在基本垂直于所述光軸(O)
的平面上對準；
該激光焊接機頭(1)的特征在于，其設置為抵靠在所述聚焦鏡上而被固定，
在聚焦鏡和保護腔(3)之間沒有任何側向開口；其特征還在于，其在環形噴嘴
(5)的出口(18)和所述保護腔(3)之間具有至少100mm的距離(d)。
2.根據權利要求1所述的激光焊接機頭(1)，在保護腔(3)和環形噴嘴(5)之
間具有至少一個側向開口(13)。
3.根據前面任一項權利要求所述的激光焊接機頭(1)，包括位于所述排氣口(10)
下游的導風板(6)。
4.根據前面任一項權利要求所述的激光焊接機頭(1)，其中，所述排氣口的方向
與激光焊接機頭的推進方向(A)相反。
5.根據前面任一項權利要求所述的激光焊接機頭(1)，其中，所述保護腔(3)沿
軸線方向由位于所述光軸(O)周圍的至少一個環形墊圈(11...
【專利技術屬性】
技術研發人員：丹尼斯·盧克·艾倫·查特魯普，讓·馬克·杜博迪耶，奧利維爾·拉梅森，克里斯蒂安·維力，
申請(專利權)人：渦輪梅坎公司，
類型：發明
國別省市：法國;FR
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