激光焊接頭、激光焊接系統和激光焊接方法技術方案

本發明專利技術涉及激光焊接技術領域，公開了一種激光焊接頭、激光焊接系統和激光焊接方法。激光焊接頭包括光纖連接器、準直鏡片、衍射鏡片，光纖連接器用于連接激光源；準直鏡片用于將來自激光源的激光轉變為準直光線；光纖連接器、準直鏡片以及衍射鏡片在激光的光路上依次排列，衍射鏡片用于將準直光線衍射為多個激光束。本發明專利技術利用光學衍射的方式將一個激光束轉變為多個激光束，在待焊接產品表面形成多個具有能量峰值的光斑，進而實現同時在多個位置的焊接，縮短了焊接時間，提升了焊接效率。提升了焊接效率。提升了焊接效率。

【技術實現步驟摘要】
激光焊接頭、激光焊接系統和激光焊接方法


[0001]本專利技術涉及激光焊接
，特別涉及一種激光焊接頭、激光焊接系統和激光焊接方法。

技術介紹

[0002]激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。薄壁材料的焊接過程屬熱傳導型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復頻率等參數，使工件熔化，形成特定的熔池。
[0003]現有技術的激光焊接頭，用單個激光源只能產生單個焊接點，從而只能對單個位置進行焊接，焊接效率較低。

技術實現思路

[0004]本專利技術實施例提供一種激光焊接頭、激光焊接系統和激光焊接方法，利用光學衍射的方式將一個激光束轉變為多個激光束，在待焊接產品表面形成多個具有能量峰值的光斑，進而實現同時在多個位置的焊接，提升了焊接效率。
[0005]第一方面，本專利技術實施例提供一種激光焊接頭，包括光纖連接器、準直鏡片、衍射鏡片，光纖連接器用于連接激光源；準直鏡片用于將來自激光源的激光轉變為準直光線；光纖連接器、準直鏡片以及衍射鏡片在激光的光路上依次排列，衍射鏡片用于將準直光線衍射為多個激光束。
[0006]根據本專利技術第一方面的前述實施方式，激光焊接頭還包括焊接頭殼體，焊接頭殼體包括光線入口、光線出口以及鏡片腔室，光纖連接器設置于光線入口，準直鏡片、衍射鏡片位于鏡片腔室內，光線出口與鏡片腔室連通。
[0007]根據本專利技術第一方面的前述任一實施方式，鏡片腔室包括第一子腔室、連接子腔室以及第二子腔室，第一子腔室沿第一方向延伸，第二子腔室沿第二方向延伸，第一方向與第二方向交叉，連接子腔室連接于第一子腔室與第二子腔室之間，準直鏡片位于第一子腔室，衍射鏡片位于第二子腔室；激光焊接頭還包括：反射鏡片，位于連接子腔室，反射鏡片能夠將第一子腔室的準直光線反射向第二子腔室。
[0008]根據本專利技術第一方面的前述任一實施方式，激光焊接頭還包括保護鏡片，位于鏡片腔室內，并且位于衍射鏡片與光線出口之間。
[0009]根據本專利技術第一方面的前述任一實施方式，激光焊接頭還包括保護氣體組件，與焊接頭殼體連接，并位于光線出口處，保護氣體組件能夠產生保護氣體氣刀。
[0010]根據本專利技術第一方面的前述任一實施方式，第一方向與第二方向垂直，反射鏡片的鏡面與準直光線的傳播方向之間的夾角為45
°
。
[0011]根據本專利技術第一方面的前述任一實施方式，激光焊接頭還包括：信號采集模塊，與焊接頭殼體連接，信號采集模塊位于連接子腔室的與第一子腔室相對的一側；反射鏡片被配置為允許部分準直光線透過，使得部分準直光線能夠進入信號采集模塊。
[0012]第二方面，本專利技術實施例提供一種激光焊接系統，包括激光源，以及根據本專利技術第一方面的前述任一實施方式的激光焊接頭，激光焊接頭的光纖連接器與激光源連接。
[0013]第三方面，本專利技術實施例提供一種激光焊接方法，采用根據本專利技術第一方面的前述任一實施方式的激光焊接頭進行激光焊接。
[0014]根據本專利技術第三方面的前述任一實施方式，激光焊接頭還包括信號采集模塊，部分準直光線能夠進入信號采集模塊；激光焊接方法包括：通過信號采集模塊采集所接收激光的能量信號；在能量信號達到預設值時，發出提示信息。
[0015]根據本專利技術實施例的激光焊接頭，激光焊接頭包括連接激光源的光纖連接器，將激光源連接于光纖連接器，使得光纖連接器能夠將激光源的光線穩定地輸出，防止激光焊接頭因激光源的位置變化而無法產生連續的激光而影響焊接質量；準直鏡片能夠將激光源產生的激光轉變為準直光線，便于下一步衍射操作；衍射鏡片能夠將準直光線衍射為多個激光束，進而可以同時對多個待焊接點位進行焊接，如此提高了焊接的效率，并且多個激光束同時焊接，由于同一時刻的激光能量趨于一致，使得帶焊接工件的焊接表面整齊度一致；光纖連接器連接于激光源，激光源產生的激光由光纖連接器輸出，經過準直鏡片由發散的光線轉變為準直光線，準直光線進入衍射鏡片進行激光的衍射操作，由此利用光學衍射將一束激光轉變為多束具有能量峰值的激光束，從而實現待焊接工件的多處表面位置同步焊接，焊接效率得以顯著提升。
[0016]在一些可選的實施方式中，激光焊接頭還包括焊接頭殼體，焊接頭殼體包括光線入口、光線出口以及鏡片腔室，光線入口和光線出口分別與鏡片腔室連通，光纖連接器設置于光線入口處，準直鏡片、衍射鏡片位于鏡片腔室內，激光源發出的激光由光纖輸出器輸出，從光線入口處射進鏡片腔室內，經過準直鏡片轉變為準直激光束，準直激光束再經過衍射鏡片產生多束衍射激光束，從光線出口處射出，一體化的構造使得一束激光束能夠迅速轉變為多束激光束，提升了焊接效率。
[0017]在一些可選的實施方式中，鏡片腔室包括第一子腔室、連接子腔室以及第二子腔室，第一子腔室沿第一方向延伸，第二子腔室沿第二方向延伸，第一方向與第二方向交叉，連接子腔室連接于第一子腔室與第二子腔室之間，第一子腔室、第二子腔室與連接子腔室形成一個連通的整體腔室。準直鏡片位于第一子腔室，衍射鏡片位于第二子腔室。激光焊接頭還包括反射鏡片，反射鏡片位于連接子腔室，反射鏡片能夠將第一子腔室的準直光線反射向第二子腔室。當激光源的激光射出后，首先經過第一子腔室中的準直鏡片形成準直光線，準直光線再經過位于連接子腔室的反射鏡片，一部分準直光線反射向第二子腔室，反射鏡片使得激光束的光路發生一次轉折，從而對待焊接工件的擺放位置具有更大的適用性。
[0018]在一些可選的實施方式中，激光焊接頭還包括保護鏡片，位于鏡片腔室內，并且位于衍射鏡片與光線出口之間。當進行激光焊接時，保護鏡片用來保護衍射鏡片，防止外界的水汽、油污以及焊接產生的煙塵從光線出口進入，導致衍射鏡片損壞，從而影響衍射激光束的射出，進而影響激光焊接的質量。
[0019]在一些可選的實施方式中，激光焊接頭還包括保護氣體組件，與焊接頭殼體連接，并位于光線出口處，保護氣體組件能夠產生保護氣體氣刀。保護氣體氣刀設置在保護鏡片外側，防止焊接飛濺損壞保護鏡片，進一步保護衍射鏡片，延長保護鏡片和衍射鏡片的使用壽命。
[0020]在一些可選的實施方式中，第一方向與第二方向垂直，反射鏡片的鏡面與準直光線的傳播方向之間的夾角為45
°
。當第一方向與第二方向垂直時，45
°
反射鏡片可以將激光束的光路變成L形。
[0021]在一些可選的實施方式中，激光焊接頭還包括信號采集模塊，與焊接頭殼體連接，信號采集模塊位于連接子腔室的與第一子腔室相對的一側；反射鏡片被配置為允許部分準直光線透過，使得部分準直光線能夠進入信號采集模塊。由于激光能量的波動會直接影響焊接效果，造成產品不良，而這種波動又難以察覺。當出現不良時，一是停機檢測，通過能量計測試能量穩定性，缺點是要停機測試，不能做到實時測試，二是通過拉力測試進行抽檢，而拉力測試屬于破壞性測試，不可能實現全檢，所以通過在焊接頭處增加采集單元，實時的采集信號，把采集的能量信號和預設的進行對比本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種激光焊接頭，其特征在于，包括：光纖連接器，用于連接激光源；準直鏡片，用于將來自所述激光源的激光轉變為準直光線；衍射鏡片，所述光纖連接器、所述準直鏡片以及所述衍射鏡片在激光的光路上依次排列，所述衍射鏡片用于將所述準直光線衍射為多個激光束。2.如權利要求1所述的激光焊接頭，其特征在于，所述激光焊接頭還包括：焊接頭殼體，包括光線入口、光線出口以及鏡片腔室，所述光纖連接器設置于所述光線入口，所述準直鏡片、所述衍射鏡片位于所述鏡片腔室內，所述光線出口與所述鏡片腔室連通。3.如權利要求2所述的激光焊接頭，其特征在于，所述鏡片腔室包括第一子腔室、連接子腔室以及第二子腔室，所述第一子腔室沿第一方向延伸，所述第二子腔室沿第二方向延伸，所述第一方向與所述第二方向交叉，所述連接子腔室連接于所述第一子腔室與所述第二子腔室之間，所述準直鏡片位于所述第一子腔室，所述衍射鏡片位于所述第二子腔室；所述激光焊接頭還包括：反射鏡片，位于所述連接子腔室，所述反射鏡片能夠將所述第一子腔室的所述準直光線反射向所述第二子腔室。4.如權利要求3所述的激光焊接頭，其特征在于，所述激光焊接頭還包括：保護鏡片，位于所述鏡片腔室內，并且位于所述衍射鏡片與所述光線出口之間。5.如權利要求4...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李宗璟，溫國斌，鐘輝賢，潘曉濤，盧鶴，劉瑜，
申請(專利權)人：廣東國玉科技有限公司，
類型：發明
國別省市：