專利名稱：振動雙焦點焊接激光頭的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種激光頭，特別涉及一種振動雙焦點焊接激光頭。
背景技術：
激光焊接以其高的能量密度，良好的成形效果，快的焊接速度等優點而被廣泛的應用。同真空電子束焊接相比，操作更加簡單易行，無需真空室，因此對焊接構件的幾何尺寸沒有嚴格的要求，容易實現空間各種姿態的焊接。因此在精密焊接中有著其它焊接方法無與媲美的優勢。在激光焊接中，常見的激光焊接是利用單焦點對焊接構件進行焊接，單焦點激光焊接由于光束很細，因此，它對焊接構件的裝配精度有很高的要求，工藝上很難掌握。近年來國外采用雙焦點激光焊接在一定程度上解決這個問題。由于有兩個焦點，加熱范圍可以通過兩焦點距離選擇，達到焊接和熱處理同步進行的效果，但仍然有一定局限性。
實用新型內容針對上述現有技術存在的缺點，本發明人積多年從事本領域工作的經驗，經過反復研究論證，終得本實用新型的產生；本實用新型提供一種振動雙焦點焊接激光頭。
本實用新型采用的技術方案是一種振動雙焦點焊接激光頭，其特征在于其激光頭連接板將焊接激光頭與激光器的出口連接起來，焊接激光頭殼體有固定套筒和連接板固定在一起，是激光分束鏡托架的安裝固定體；將射來的激光束分成兩束的分束鏡安裝在分束鏡托架上，壓力控制聚焦鏡安裝在聚焦鏡托架上，而聚焦鏡托架也安裝在激光頭殼體上；焊接嘴連接件與高度微調固定支架連接在一起，使它們成為一體；能上下移動的焊接嘴與高度微調固定支架連接在一起，壓力水進水嘴和壓力水出水嘴和鏡片連通；分束鏡托架和聚焦鏡托架是設有可以調節俯仰的兩個軸的鏡片支架。
高度微調裝置是由高度微調固定支架和焊接嘴構成的，高度微調固定支架的內環有螺紋，它與焊接嘴是周向固定的。
壓力控制聚焦鏡片的反射面里面是蜂窩狀的金屬結構；在壓力控制聚焦鏡片的表面設有表面反射材料，表面反射材料緊貼鏡片外壁，聚焦鏡壓力水進水管及壓力水出水管和蜂窩狀的金屬結構連通。
壓力水進水嘴和壓力水出水嘴分別連接聚焦鏡壓力水進水管及壓力水出水管，聚焦鏡壓力水進水管一端跟水泵相連，而在壓力水出水管一端連有一個水壓控制閥。
壓力控制閥在掏空的圓柱體殼體兩側對稱的裝有進水嘴和出水嘴，殼體的兩個端蓋上固定有軸承，里面有密封圈，有一根軸裝在軸承上，電機軸上固定有橢圓形的壓力調節葉片，軸和電機連接。
本實用新型在充分利用雙焦點焊接頭的基礎上，對其增加了振動功能。振動雙焦點技術在焊接中的應用，一方面可以克服焊接過程中對焊接構件的裝配精度，大大減少了焊接的前導工序，提高了焊接的效率，減輕了焊接工人的勞動強度；另一方面，也可以達到充分的攪拌焊接熔池的作用可以。因此，振動焦點與雙焦點相結合，可以大大提高激光焊接工藝性能，特別是對于激光焊接的送絲過程提供良好的工藝保障，同時可以降低裝配精度的要求，使它在更為廣泛的領域中得到利用。
本實用新型采用了雙焦點激光技術的光路系統，并在此基礎上并設計了一套特殊的振動機構，使激光焊接的兩個焦點在焊接過程中可以形成上下振動，照射到工件表面的激光光斑直徑隨著振動焦點的高度變化有規律的進行變化，從而使得工件表面的焊接能量密度產生周期性的變化，使激光焊接工藝水平得到大幅度的提高。其主要優點如下
1、對焊接激光能量密度可以有脈沖調節2、增加了焊接熱輸入區域的寬度3、提高對焊接熔池的可控性4、振動焦點又可以使雙能量峰值產生脈沖效果5、與單焦點相比，雙焦點焊接頭可在焊縫截面上形成兩個能量峰值有效減少熱影響區缺陷發生的概率
以下結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
圖1為本實用新型結構示意圖；圖2為本實用新型壓力控制聚焦鏡結構示意圖；圖3、4為本實用新型水壓控制閥結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型振動雙焦點焊接激光頭激光頭連接板1的作用是將焊接激光頭與激光器的出口連接起來。焊接激光頭殼體4有固定套筒和連接板1固定在一起，是激光分束鏡托架2的安裝固定體。分束鏡3安裝在分束鏡托架2上，將射來的激光束分成兩束。壓力控制聚焦鏡8安裝在聚焦鏡托架5上，而聚焦鏡托架5也安裝在激光頭殼體4上。分束鏡3和聚焦鏡8可以通過分束鏡支架2和聚焦鏡托架5分別相對于激光頭殼體進行角度的微小調節。焊接嘴連接件9的作用是與高度微調固定支架10連接在一起，使它們成為一體。焊接嘴11與高度微調固定支架10連接在一起，并且可以上下移動。壓力水進水嘴6和壓力水出水嘴7和鏡片8連通。
分束鏡3和鏡片8在安裝過程中難以滿足對中的精度要求，因此，它們的俯仰角度必須要通過調節件進行對中。分束鏡托架2和聚焦鏡托架5是有兩個軸可以調節俯仰的鏡片支架。調節俯仰時，鏡片將相對于套筒進行微小的擺動。
高度微調裝置是由高度微調固定支架10和焊接嘴11構成的。高度微調固定支架10的內環有螺紋，它與焊接嘴11是周向固定的，這樣旋轉高度微調固定支架10時焊接嘴11就可在豎直方向上通過螺紋上下移動，從而來進行高度的調節。
如圖2所示，壓力控制聚焦鏡片8是采用水冷的模式來降溫的，在鏡片的反射面里面是蜂窩狀的金屬結構25，里面有冷卻水通過，水的壓力作用在反射面上，通過改變不同的水壓，反射面可以發生微小的形變，這樣就可以改變反射面的弧度，也就可以改變反射鏡的焦距；在壓力控制聚焦鏡片8的表面設有表面反射材料22，表面反射材料22緊貼鏡片外壁21，聚焦鏡壓力水進水管13及壓力水出水管14和蜂窩狀的金屬結構25連通。
壓力水進水嘴6和壓力水出水嘴7分別連接聚焦鏡壓力水進水管13及壓力水出水管14，聚焦鏡壓力水進水管13一端跟水泵相連，水泵產生連續的穩定的水壓，而在壓力水出水管14一端連有一個水壓控制閥15，里面有一個調節葉片，由電機帶動，這樣在調節葉片旋轉的同時，出口的流量就會發生變化，水壓跟著發生變化，作用在鏡片的壓力變形結構上，這樣的結果就是鏡片表面曲率變化，聚焦鏡焦距變化，激光的焦點做上下的振動，從而實現振動焦點的目的。
圖3、4詳細的描述了壓力控制閥的結構及工作原理。
在掏空的圓柱體殼體32兩側對稱的裝有進水嘴31和出水嘴34，殼體32的兩個端蓋上固定有軸承35，里面有密封圈36，有一根軸38裝在軸承35上，電機軸38上固定有橢圓形的壓力調節葉片33，軸由電機37驅動。
壓力調節葉片33旋轉，當葉片的長軸方向與出水嘴34方向一致時，出水嘴34被堵住，水流減緩，冷卻水壓力升高；當葉片離開這個位置時，出水嘴34放開，流速加快，水壓減小。水壓這樣周期變化的結果就是聚焦鏡的焦距發生周期性的變化，實現了振動的目的。
以上所述，是本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型技術方案所作的改變，所產生的功能作用未超出本實用新型技術方案的范圍時，均屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種振動雙焦點焊接激光頭，其特征在于其激光頭連接板將焊接激光頭與激光器的出口連接起來，焊接激光頭殼體有固定套筒和連接板固定在一起，是激光分束鏡托架的安裝固定體；將射來的激光束分成兩束的分束鏡安裝在分束鏡托架上，壓力控制聚焦鏡安裝在聚焦鏡托架上，而聚焦鏡托架也安裝在激光頭殼體上；焊接嘴連接件與高度微調固定支架連接在一起，使它們成為一體；能上下移動的焊接嘴與高度微調固定支架連接在一起，壓力水進水嘴和壓力水出水嘴和鏡片連通。
2.如權利要求1所述的振動雙焦點焊接激光頭，其特征在于分束鏡托架和聚焦鏡托架是設有可以調節俯仰的兩個軸的鏡片支架。
3.如權利要求1所述的振動雙焦點焊接激光頭，其特征在于高度微調裝置是由高度微調固定支架和焊接嘴構成的，高度微調固定支架的內環有螺紋，它與焊接嘴是周向固定的。
4.如權利要求1所述的振動雙焦點焊接激光頭，其特征在于壓力控制聚焦鏡片的反射面里面是蜂窩狀的金屬結構；在壓力控制聚焦鏡片的表面設有表面反射材料，表面反射材料緊貼鏡片外壁，聚焦鏡壓力水進水管及壓力水出水管和蜂窩狀的金屬結構連通。
5.如權利要求1所述的振動雙焦點焊接激光頭，其特征在于壓力水進水嘴和壓力水出水嘴分別連接聚焦鏡壓力水進水管及壓力水出水管，聚焦鏡壓力水進水管一端跟水泵相連，而在壓力水出水管一端連有一個水壓控制閥。
6.如權利要求5所述的振動雙焦點焊接激光頭，其特征在于壓力控制閥在掏空的圓柱體殼體兩側對稱的裝有進水嘴和出水嘴，殼體的兩個端蓋上固定有軸承，里面有密封圈，有一根軸裝在軸承上，電機軸上固定有橢圓形的壓力調節葉片，軸和電機連接。
專利摘要一種振動雙焦點焊接激光頭，其激光頭連接板將焊接激光頭與激光器的出口連接起來，焊接激光頭殼體有固定套筒和連接板固定在一起，是激光分束鏡托架的安裝固定體；分束鏡安裝在分束鏡托架上，壓力控制聚焦鏡安裝在聚焦鏡托架上，聚焦鏡托架安裝在激光頭殼體上；焊接嘴連接件與高度微調固定支架連接在一起，焊接嘴與高度微調固定支架連接在一起；本實用新型在充分利用雙焦點焊接頭的基礎上，對其增加了振動功能，可以大大提高激光焊接工藝性能，特別是對于激光焊接的送絲過程提供良好的工藝保障，同時可以降低裝配精度的要求，使它在更為廣泛的領域中得到利用。
文檔編號B23K26/06GK2633493SQ03264358
公開日2004年8月18日 申請日期2003年6月20日 優先權日2003年6月20日
發明者汪蘇 申請人:汪蘇, 鄭華義, 韓承祥, 鞏水利