專利名稱：光纖激光金屬薄片焊接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬薄片激光焊接裝置，特別涉及一種光纖激光金屬薄片焊接裝 置，屬于激光精細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著先進(jìn)制造業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)精密器件加工生產(chǎn)過程中的金屬薄片焊接不僅在 焊接強(qiáng)度、精度、效率、外觀等方面都提出了更高的要求。激光焊接作為一種重要的精細(xì)加 工手段，具有焊縫窄、熱影響區(qū)小、焊接精度高，焊縫光滑等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類金屬 薄片的焊接，如微創(chuàng)醫(yī)用器械部件焊接、傳感器微小零部件焊接封裝、燃料電池金屬隔膜焊 接封裝、特種傳感器部件的精密焊接封裝以及raG光纖光柵應(yīng)變傳感模塊焊接封裝等等。 目前常見的激光金屬薄片焊接主要采用燈泵浦脈沖激光器作為光源，為了達(dá)到一定的焊接 深度和強(qiáng)度，需要通過較高的單脈沖能量進(jìn)行焊接，通過金屬材料的熔化、融合形成焊縫。 傳統(tǒng)脈沖焊接方式一般只適用于金屬材料的疊焊，無法滿足高質(zhì)量金屬薄片拼焊要求。此 外，由于金屬薄片一般都在0. 3mm以下，其對(duì)焊接過程中激光脈沖的能量穩(wěn)定性要求較高， 脈沖能量過大會(huì)導(dǎo)致材料飛濺、擊穿，而過小則會(huì)導(dǎo)致無法焊接深度不夠，影響焊接效果。 因此的傳統(tǒng)脈沖焊接系統(tǒng)的需要頻繁的進(jìn)行日常維護(hù)檢測(cè)，使用成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上傳統(tǒng)脈沖焊接存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種光纖激光金屬薄片焊接裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種光纖激光金屬薄片焊接裝置，其特點(diǎn)是，所述的光 纖激光金屬薄片焊接裝置主要包括光纖激光器、準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)、同光路CXD監(jiān)視系統(tǒng)、焊接 聚焦鏡、噴氣嘴、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、龍門式三維位移平臺(tái)、工件吸附臺(tái)；光纖激光器在龍門式 三維位移平臺(tái)上固定，光纖激光器發(fā)出的激光束經(jīng)過準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)整形后通過焊接聚焦鏡 聚焦于被加工工件金屬薄片的表面，被加工工件金屬薄片固定于工件吸附臺(tái)，工件吸附臺(tái) 安裝固定在龍門式三維位移平臺(tái)上；在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制下，龍門式三維平臺(tái)帶動(dòng)光纖 激光器及焊接聚焦鏡按照焊縫軌跡進(jìn)行移動(dòng)，同時(shí)噴氣嘴同步噴射冷卻氣體，進(jìn)行高速冷 卻，從而配合光纖激光器發(fā)出的激光束完成焊接，在焊接過程中使用同光路CCD監(jiān)視系統(tǒng) 進(jìn)行焊縫定位及全程監(jiān)控。應(yīng)用光纖激光金屬薄片焊接裝置拼焊金屬薄片的基本原理由光纖激光器發(fā)出的 激光束通過聚焦鏡將激光能量聚焦于金屬薄片的拼接處，形成具有一定深度的熔池，經(jīng)高 速冷卻后可形成光滑牢固的焊縫。在焊縫生成過程中，熔池中的氣體逸出，從而生成密封無 氣孔熔透焊縫。焊接后的高速冷卻易使焊縫組織微細(xì)化，焊縫強(qiáng)度、韌性和綜合性能進(jìn)一步 提升。此外由于高溫?zé)嵩春蛯?duì)非金屬組份的充分吸收產(chǎn)生純化作用，降低了雜質(zhì)含量，改變 了夾雜尺寸和其在熔池中的分布，焊接過程中無需電極或填充焊絲，熔化區(qū)受污染小，使焊 縫強(qiáng)度、韌性可以相當(dāng)于甚至超過母體金屬。
本發(fā)明的有益效果是，突破了現(xiàn)有激光薄片焊接設(shè)備采用燈泵浦脈沖激光器穩(wěn)定 性相對(duì)較低，維護(hù)使用成本高的問題，所采用的光纖激光系統(tǒng)具有光束質(zhì)量好、性能穩(wěn)定、 在正常使用過程中沒有消耗品等優(yōu)點(diǎn)，可以有效的降低設(shè)備的維護(hù)使用成本。因此本發(fā)明 可以提高激光金屬薄片焊接特別是拼焊的效率及焊接效果，在先進(jìn)制造業(yè)的精密部件加工 生產(chǎn)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。


圖1為光纖激光金屬薄片焊接裝置框圖； 圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。由圖1和圖2所示，本發(fā)明光纖激光金屬薄片焊接裝置，主要包括高穩(wěn)定性光纖激 光器1、準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)2、同光路CCD監(jiān)視系統(tǒng)3、焊接聚焦鏡4、噴氣嘴5、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 6、龍門式三維位移平臺(tái)7、工件吸附臺(tái)8 ；光纖激光器1被固定于龍門式三維位移平臺(tái)上7 上，其發(fā)出的激光束9經(jīng)過準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)2整形后通過焊接聚焦鏡4聚焦于被加工工件金 屬薄片10表面，被加工工件金屬薄片10固定于工件吸附臺(tái)8，工件吸附臺(tái)8安裝固定在龍 門式三維位移平臺(tái)上；在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)6的控制下，龍門式三維平臺(tái)7帶動(dòng)固體安裝在其 上的光纖激光器1及焊接聚焦鏡4按照焊縫軌跡進(jìn)行精確移動(dòng)，同時(shí)噴氣嘴同步噴射冷卻 氣體，進(jìn)行高速冷卻，從而配合光纖激光器1發(fā)出的激光束2完成焊接。在焊接過程中可以 使用同光路CCD監(jiān)視系統(tǒng)3進(jìn)行焊縫定位及全程監(jiān)控，確保焊接質(zhì)量。本發(fā)明通過采用高光束質(zhì)量、高穩(wěn)定性光纖激光器、在金屬薄片拼接處產(chǎn)生熔池， 快速冷卻后形成焊縫的焊接方式，在焊接效果、焊接方式及設(shè)備運(yùn)行維護(hù)成本等方面提升 傳統(tǒng)的激光金屬焊接工藝，可廣泛應(yīng)用于精密器件的加工封裝，為提升金屬薄片的拼焊加 工技術(shù)及開拓其他應(yīng)用領(lǐng)域提供了 一種新的裝置。
權(quán)利要求
一種光纖激光金屬薄片焊接裝置，其特征在于，它主要包括光纖激光器、準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)、同光路CCD監(jiān)視系統(tǒng)、焊接聚焦鏡、噴氣嘴、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、龍門式三維位移平臺(tái)、工件吸附臺(tái)；光纖激光器在龍門式三維位移平臺(tái)上固定，光纖激光器發(fā)出的激光束經(jīng)過準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)整形后通過焊接聚焦鏡聚焦于被加工工件金屬薄片的表面，被加工工件金屬薄片固定于工件吸附臺(tái)，工件吸附臺(tái)安裝固定在龍門式三維位移平臺(tái)上；在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制下，龍門式三維平臺(tái)帶動(dòng)光纖激光器及焊接聚焦鏡按照焊縫軌跡進(jìn)行移動(dòng)，同時(shí)噴氣嘴同步噴射冷卻氣體，進(jìn)行高速冷卻，從而配合光纖激光器發(fā)出的激光束完成焊接，在焊接過程中使用同光路CCD監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行焊縫定位及全程監(jiān)控。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖激光金屬薄片焊接裝置，包括光纖激光器、準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)、CCD監(jiān)視系統(tǒng)、焊接聚焦鏡、噴氣嘴、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、龍門式三維位移平臺(tái)、工件吸附臺(tái)；光纖激光器發(fā)出的激光束經(jīng)過準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)整形后通過焊接聚焦鏡聚焦于金屬薄片的表面，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制下，龍門式三維平臺(tái)帶動(dòng)激光器及聚焦鏡按照焊縫軌跡移動(dòng)，噴氣嘴同步噴射冷卻氣體，進(jìn)行高速冷卻，配合光纖激光器發(fā)出的激光束完成焊接，突破了現(xiàn)有燈泵浦脈沖激光器穩(wěn)定性相對(duì)較低，維護(hù)使用成本高的問題，本發(fā)明提高了激光金屬薄片焊接特別是拼焊的效率及效果，在精密部件加工生產(chǎn)領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)B23K26/02GK101905378SQ20101025658
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者姜兆華, 張同興, 潘涌, 王健超, 王又良, 駱公序 申請(qǐng)人:上海市激光技術(shù)研究所