CN210848798U - 一种复合激光焊接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种复合激光焊接头包括：焊接头主体，所述焊接头主体包括：用于产生半导体激光的半导体激光输出单元，以及设于半导体激光输出单元一侧并与其相连通用于监视焊接过程的同轴成像单元，焊接头主体上开设有第一主体连接孔；摆动机构固定设置在焊接头本体一侧，摆动机构用于产生光纤激光，并通过电机带动反射镜偏转以将光纤激光反射至所述第一主体连接孔中与半导体激光汇合，经由聚焦镜聚焦在焊接面。本实用新型的复合激光焊接头比起传统直接在焊接缝隙焊接的方式可以有效增加熔深，最终可以减小热量影响的同时增加焊接强度，进一步减少焊接缺陷。

Description

一种复合激光焊接头

【技术领域】

本实用新型涉及激光焊接领域，特别是涉及一种复合激光焊接头。

【背景技术】

激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，具有焊接速度快、易于被光学***引导、精度高、变形小等特点。

激光焊接过程中的缺陷比较明显，例如在焊接过程中产生的气泡，裂纹，表面粗糙度等。

复合焊接可以有效减少焊接时产生的裂纹、气泡等焊接缺陷，并由于半导体激光的辅助作用，可以获得更深的熔深及平整的外观。传统的摆动焊接头在焊接过程中有助于改善焊接缺陷，并可以适应较宽焊缝。但是由于焊接过程中的摆动，造成与普通焊接头相比熔深下降、焊接表面不平整等。

【发明内容】

综上所述，本实用新型的主要目的是为解决现有的振动焊接头在接过程中的摆动会造成与熔深下降、焊接表面不平整等技术问题，而提供一种复合激光焊接头。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：一种复合激光焊接头，包括：焊接头主体，所述焊接头主体包括：用于产生半导体激光的半导体激光输出单元，以及设于半导体激光输出单元一侧并与其相连通用于监视焊接过程的同轴成像单元，所述焊接头主体上开设有第一主体连接孔；

摆动机构，所述摆动机构固定设置在所述焊接头本体一侧，所述摆动机构用于产生光纤激光，并通过电机带动反射镜偏转以将光纤激光反射至所述第一主体连接孔中与半导体激光汇合，经由聚焦镜聚焦在焊接面。

所述半导体激光输出单元包括：半导体光纤、半导体准直镜组、成像合束镜、激光合束镜及聚焦镜，所述半导体光纤装在半导体激光输出单元的端部，所述半导体准直镜组、成像合束镜、激光合束镜和聚焦镜分别依次设置在半导体光纤发射出的半导体激光的光路上，所述半导体激光由所述半导体光纤射出，经半导体准直镜组，并分别通过成像合束镜和激光合束镜折射后，由聚焦镜聚焦在焊接面。

所述同轴成像单元包括：CCD图像传感器、成像镜头及成像反射镜，所述成像镜头位于所述CCD图像传感器和成像反射镜之间，通过光源照亮所述焊接面，将所述光源经所述聚焦镜形成准直光束，光束分别经激光合束镜和成像合束镜发生偏折，并将光束反射至成像反射镜，再由成成像反射镜将光束反射至成像镜头，最终在CCD图像传感器成像。

所述摆动机构包括：摆动本体、光纤激光器光纤、光纤准直镜组、第一电机、第二电机、第一反射镜片、第二反射镜片及第二主体连接孔，所述摆动本体包括：第一电机安装部、第二电机安装部及光纤激光器光纤安装部，所述第一电机安装在所述第一电机安装部上，所述第二电机安装在所述第二电机安装部上，所述光纤激光器光纤设于所述光纤激光器光纤安装部的腔体内，所述第一反射镜片设于所述第一电机的输出端，所述第二反射镜片设于所述第二电机的输出端，所述第二主体连接孔开设在摆动本体上，且位于第一反射镜片和第二反射镜片之间，光纤激光由所述光纤激光器光纤出射，经光纤准直镜组准直后，分别通过第一反射镜片和第二反射镜片反射，光纤激光穿过第二主体连接孔在激光合束镜处反射并与半导体激光汇合，经由聚焦镜聚焦在焊接面。

所述成像反射镜为45°平面反射镜。

所述光源为内置光源或外置光源。

所述第一反射镜片的转轴与所述第二反射镜片的转轴垂直。

所述第一主体连接孔和所述第二主体连接孔相连通。

采用上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型所产生的有益效果在于：本实用新型采用915nm的半导体激光和1070nm的光纤激光，其中光纤激光是焊接过程中的主要光源，半导体激光为辅助焊接光源，并且两种激光的波长不同。本实用新型的复合激光焊接头比起传统直接在焊接缝隙焊接的方式可以有效增加熔深，最终可以减小热量影响的同时增加焊接强度，进一步减少焊接缺陷；此外，在光纤激光摆动焊接的过程中，半导体激光不参与摆动。只需要第一电机以及第二电机的工作即可以实现焊接，无需焊接头的移动，只通过激光光束的偏移既可以实现，工件和焊接头都是静止的，可以省去很多联动结构的设计，提高焊接精度和效率，以应对越来越高的视场要求。

【附图说明】

图1为本实用新型的焊接头主体的结构示意图；

图2为本实用新型的摆动机构的整体结构示意图；

图3为本实用新型的焊接头主体的剖视图；

图4为本实用新型的摆动机构的结构剖视图。

【具体实施方式】

下列实施例是对本实用新型的进一步解释和补充，对本实用新型不会构成任何限制。

如图1～4所示，本实用新型的一种复合激光焊接头包括：焊接头主体1，如图1所示，所述焊接头主体1包括：半导体激光输出单元11和同轴成像单元12，所述半导体激光输出单元1用于产生半导体激光，在本实施例中，具体地，所述半导体激光输出单元11包括：半导体光纤111、半导体准直镜组112、成像合束镜113、激光合束镜114及聚焦镜115，所述半导体光纤111装在半导体激光输出单元的端部，所述半导体准直镜组12、成像合束镜13、激光合束镜14和聚焦镜15分别依次设置在半导体光纤发射出的半导体激光的光路上，所述半导体激光由所述半导体光纤射出，经半导体准直镜组，并分别通过成像合束镜和激光合束镜折射后，由聚焦镜聚焦在焊接面。

如图3所示，所述同轴成像单元12设于半导体激光输出单元11一侧并与其相连通用于监视焊接过程。在本实施例中，具体地，所述同轴成像单元12包括：CCD图像传感器121、成像镜头122及成像反射镜123，所述成像镜头122位于所述CCD图像传感器121和成像反射镜123之间，通过光源照亮所述焊接面，将所述光源经所述聚焦镜115形成准直光束，光束分别经激光合束镜114和成像合束镜113发生偏折，并将光束反射至成像反射镜123，再由成成像反射镜123将光束反射至成像镜头122，最终在CCD图像传感器121成像。

如图1，图3，进一步地，所述焊接头主体1上开设有第一主体连接孔13。

如图2，图4所示，本发明的发明点在于在，在所述焊接头主体1一侧还设置有一摆动机构2。在本实施例中，所述摆动机构2固定设置在所述焊接头本体1一侧，所述摆动机构2用于产生光纤激光，并通过电机带动反射镜偏转以将光纤激光反射至所述第一主体连接孔13中与半导体激光汇合，经由聚焦镜聚焦在焊接面。

如图2，图4所示，具体地，所述摆动机构2包括：摆动本体21、光纤激光器光纤22、光纤准直镜组23、第一电机24、第二电机25、第一反射镜片26、第二反射镜片27及第二主体连接孔28，所述摆动本体21包括：第一电机安装部211、第二电机安装部212及光纤激光器光纤安装部213，所述第一电机24安装在所述第一电机安装部211上，所述第二电机25安装在所述第二电机安装部212上，所述光纤激光器光纤22设于所述光纤激光器光纤安装部213的腔体内，所述第一反射镜片26设于所述第一电机24的输出端，所述第二反射镜片27设于所述第二电机25的输出端，所述第二主体连接孔28开设在摆动本体上，且位于第一反射镜片26和第二反射镜片27之间，光纤激光由所述光纤激光器光纤22出射，经光纤准直镜组23准直后，分别通过第一反射镜片26和第二反射镜片27反射，光纤激光穿过第二主体连接孔28在激光合束镜114处反射并与半导体激光汇合，经由聚焦镜115聚焦在焊接面。

进一步地，所述成像反射镜123为45°平面反射镜。

进一步地，所述光源为内置光源或外置光源。优选地，本实施例中采用外置光源进行照明。

进一步地，所述第一反射镜片26的转轴与所述第二反射镜片27的转轴垂直。

进一步地，所述第一主体连接孔13和所述第二主体连接孔28相连通。

尽管通过以上实施例对本实用新型进行了揭示，但是本实用新型的范围并不局限于此，在不偏离本实用新型构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。

Claims (8)

1.一种复合激光焊接头，其特征在于，包括：

焊接头主体(1)，所述焊接头主体(1)包括：用于产生半导体激光的半导体激光输出单元(11)，以及设于半导体激光输出单元(11)一侧并与其相连通用于监视焊接过程的同轴成像单元(12)，所述焊接头主体(1)上开设有第一主体连接孔(13)；

摆动机构(2)，所述摆动机构(2)固定设置在所述焊接头主体(1)一侧，所述摆动机构(2)用于产生光纤激光，并通过电机带动反射镜偏转以将光纤激光反射至所述第一主体连接孔(13)中与半导体激光汇合，经由聚焦镜聚焦在焊接面。

2.根据权利要求1所述的复合激光焊接头，其特征在于，所述半导体激光输出单元(11)包括：半导体光纤(111)、半导体准直镜组(112)、成像合束镜(113)、激光合束镜(114)及聚焦镜(115)，所述半导体光纤(111)装在半导体激光输出单元的端部，所述半导体准直镜组(112)、成像合束镜(113)、激光合束镜(114)和聚焦镜(115)分别依次设置在半导体光纤发射出的半导体激光的光路上，所述半导体激光由所述半导体光纤射出，经半导体准直镜组，并分别通过成像合束镜和激光合束镜折射后，由聚焦镜聚焦在焊接面。

3.根据权利要求2所述的复合激光焊接头，其特征在于，所述同轴成像单元(12)包括：CCD图像传感器(121)、成像镜头(122)及成像反射镜(123)，所述成像镜头(122)位于所述CCD图像传感器(121)和成像反射镜(123)之间，通过光源照亮所述焊接面，将所述光源经所述聚焦镜(115)形成准直光束，光束分别经激光合束镜(114)和成像合束镜(113)发生偏折，并将光束反射至成像反射镜(123)，再由成像反射镜(123)将光束反射至成像镜头(122)，最终在CCD图像传感器(121)成像。

4.根据权利要求2所述的复合激光焊接头，其特征在于，所述摆动机构(2)包括：摆动本体(21)、光纤激光器光纤(22)、光纤准直镜组(23)、第一电机(24)、第二电机(25)、第一反射镜片(26)、第二反射镜片(27)及第二主体连接孔(28)，所述摆动本体(21)包括：第一电机安装部(211)、第二电机安装部(212)及光纤激光器光纤安装部(213)，所述第一电机(24)安装在所述第一电机安装部(211)上，所述第二电机(25)安装在所述第二电机安装部(212)上，所述光纤激光器光纤(22)设于所述光纤激光器光纤安装部(213)的腔体内，所述第一反射镜片(26)设于所述第一电机(24)的输出端，所述第二反射镜片(27)设于所述第二电机(25)的输出端，所述第二主体连接孔(28)开设在摆动本体上，且位于第一反射镜片(26)和第二反射镜片(27)之间，光纤激光由所述光纤激光器光纤(22)出射，经光纤准直镜组(23)准直后，分别通过第一反射镜片(26)和第二反射镜片(27)反射，光纤激光穿过第二主体连接孔(28)在激光合束镜(114)处反射并与半导体激光汇合，经由聚焦镜(115)聚焦在焊接面。

5.根据权利要求3所述的复合激光焊接头，其特征在于，所述成像反射镜(123)为45°平面反射镜。

6.根据权利要求3所述的复合激光焊接头，其特征在于，所述光源为内置光源或外置光源。

7.根据权利要求4所述的复合激光焊接头，其特征在于，所述第一反射镜片(26)的转轴与所述第二反射镜片(27)的转轴垂直。

8.根据权利要求4所述的复合激光焊接头，其特征在于，所述第一主体连接孔(13)和所述第二主体连接孔(28)相连通。

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