激光焊接装置及其焊接方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种激光焊接装置及其焊接方法。激光焊接装置焊接工件时，将激光焊接装置设置于工件表面的上方，调节焊接头与工件表面的距离。从光纤传输来的激光束，被焊接头分离成点形激光束及环形激光束。点形激光束熔融工件形成熔池，环形激光束可以加热工件扩大熔池。焊缝外观一致性较好，激光焊接装置的焊接效率较高，焊接质量较高。在焊接头按预设焊接速度沿预设焊接方向移动时，环形激光束可以预热工件，还可以再次加热熔池，降低了熔池的再凝固速率，降低了焊接应力，可以防止焊缝产生裂纹，焊缝的表面光滑均匀。

Laser welding device and welding method thereof

The invention relates to a laser welding device and a welding method thereof. When the laser welding device is welded, the laser welding device is set above the workpiece surface, and the distance between the welding head and the workpiece surface is adjusted. A laser beam transmitted from an optical fiber is separated into a spot laser beam and a ring laser beam by the welding head. The spot laser beam melted the workpiece to form the molten pool, and the ring laser beam can heat the workpiece to enlarge the molten pool. Weld appearance consistency is good, laser welding device welding efficiency is higher, welding quality is higher. In the preset velocity along the welding direction of mobile welding according to the preset welding head, an annular laser beam can be preheated workpiece, can also reduce the heating pool, pool and solidification rate, reduce welding stress, prevent weld crack, weld surface smooth.

【技术实现步骤摘要】
激光焊接装置及其焊接方法
本专利技术涉及焊接
，特别是涉及一种激光焊接装置及其焊接方法。
技术介绍
动力电池是纯电动和油电混合等新能源汽车的核心部件之一。近年来随着新能源汽车行业的爆发式增长，动力电池的需求也急剧增加，随之而来各大厂商对动力电池的生产效率和生产质量的要求也越来越高。大多厂商一般采用点形激光束来焊接动力电池的封口，焊接时的焊接速度大多在120mm/s以下。因为，当焊接速度较高时，熔池明显拉长，且宽度减小，熔池稳定性变差，如图1所示，焊缝22外观一致性降低。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种焊接速度较高，且焊缝外观一致性较好的激光焊接装置及其焊接方法。一种激光焊接装置，包括焊接头，所述焊接头与传输激光束的光纤连通，所述焊接头包括：壳体，所述壳体开设通孔；分光镜，设置于所述通孔内，所述分光镜包括聚焦部及透射部，所述透射部设置于所述聚焦部的外周缘；及聚焦镜，设置于所述通孔内，所述聚焦镜沿其轴向开设有贯穿孔，所述聚焦镜位于所述分光镜远离所述光纤的一侧；其中，从所述光纤传输来的激光束，部分所述激光束经过所述聚焦部后形成点形激光束，所述点形激光束穿过所述贯穿孔射出所述壳体外，剩余部分所述激光束经过所述透射部后，再经过所述聚焦镜聚焦形成环形激光束射出所述壳体外。在其中一个实施例中，所述焊接头还包括准直镜，所述准直镜设置于所述通孔内，且所述准直镜位于分光镜远离所述聚焦镜的一侧，从所述光纤传输来的激光束，经过所述准直镜后，形成平行激光束。在其中一个实施例中，所述焊接头还包括调光镜，所述调光镜设置于所述通孔内，所述调光镜沿其轴向开设有连通孔，且所述调光镜位于所述分光镜与所述聚焦镜之间，所述点形激光束穿过所述连通孔及所述贯穿孔射出所述壳体外，穿过所述透射部出来的激光束经过所述调节镜偏转之后，再经过所述聚焦镜聚焦形成环形激光束射出所述壳体外。一种如上述任意一项所述激光焊接装置的焊接方法，包括以下步骤：将所述激光焊接装置设置于工件表面的上方，调节焊接头与所述工件表面的距离；通过点形激光束熔融所述工件形成熔池，通过环形激光束加热所述熔池之外的所述工件，以扩大所述熔池；控制所述焊接头按预设焊接速度沿预设焊接方向移动，所述环形激光束预热所述工件以及加热所述熔池。在其中一个实施例中，所述焊接装置还包括保护结构，所述保护结构设置于所述焊接头上，所述通过点形激光束熔融所述工件形成熔池的步骤之前还包括：所述保护结构向所述工件喷射保护气体。在其中一个实施例中，所述聚焦部的焦点位置可调节，所述聚焦镜的焦点位置可调节。在其中一个实施例中，所述点形激光束的功率为所述环形激光束功率的1～1.5倍。在其中一个实施例中，所述预设焊接速度为150mm/s-300mm/s。在其中一个实施例中，所述环形激光束在所述工件上形成的环形光斑的内径，与所述点形激光束在所述工件上形成的圆形光斑的直径的差值为0.1～0.3mm。在其中一个实施例中，所述点形激光束的焦平面位于所述工件表面的上方，所述环形激光束的焦平面位于所述工件表面的下方。上述激光焊接装置及其焊接方法至少具有以下优点：激光焊接装置焊接工件时，将激光焊接装置设置于工件表面的上方，点形激光束熔融工件形成熔池，由于环形激光束可以加热工件扩大熔池，因此当焊接速度较高时，熔池的稳定性也不会变差。焊缝外观一致性较好，激光焊接装置的焊接效率较高，焊接质量较高。同时，由于熔池较宽，能够增加激光束对焊缝位置偏差的包容性。并且，在焊接头按预设焊接速度沿预设焊接方向移动时，环形激光束可以预热工件，还可以再次加热熔池，降低了熔池的再凝固速率，降低了焊接应力，可以防止焊缝产生裂纹，焊缝的表面光滑均匀。附图说明图1为传统的激光焊接装置焊接速度较高时，形成的焊缝示意图；图2为一实施方式中焊接头的结构示意图；图3为图2所示的焊接头将点形激光束分离成点形激光束与环形激光束的原理图；图4为圆形光斑与环形光斑的示意图；图5为一实施方式中焊接方法的流程示意图；图6为一实施方式中激光焊接装置焊接速度较高时，形成的焊缝示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。请参阅图图1及图2，一实施方式中的激光焊接装置，用于焊接工件20，特别是用于焊接动力电池的封口，焊接效率较高，焊缝22外观一致性较好。具体到本实施方式中，激光焊接装置包括焊接头100及保护结构(图未示)。请一并参阅图3，焊接头100可与传输激光束的光纤200连通，激光束通过光纤200从焊接头100的一侧传输至焊接头100内，并从焊接头100的另一侧射出。焊接头100包括壳体110、准直镜120、分光镜130、调光镜140及聚焦镜150。壳体110开设有通孔112，通孔112用于容纳准直镜120、分光镜130、调光镜140及聚焦镜150。准直镜120设置于通孔112内，准直镜120用于将光纤200射出的激光束折射之后形成平行激光束。具体到本实施方式中，准直镜120为凸透镜，准直镜120的一面为球体，光纤200位于准直镜120的焦点处。请一并参阅图4，分光镜130设置于通孔112内，且分光镜130位于准直镜120远离光纤200的一侧。分光镜130包括聚焦部132及透射部134。聚焦部132一侧的表面为球面以形成凸透镜，聚焦部132的主光轴位于通孔112的轴心上。聚焦部132能够将部分平行激光束聚焦形成点形激光束，点形激光束可以在工件20的表面形成的圆形光斑300。聚焦部132的焦点位置可以调节，因此可以根据需要调节点形激光束的汇聚位置。透射部134为圆环状，且透射部134的厚度一致，透射部134设置于聚焦部132的外周缘，另一部分的平行激光束经过透射部134后，依旧为平行激光束。调光镜140设置于通孔112内，且调光镜140位于分光镜130远离准直镜120的一侧，分光镜130位于调光镜140与准直镜120之间。调光镜140沿其轴向开设有连通孔142，点形激光束能够穿过连通孔142。调光镜140用于将穿过透射部134后的平行激光束偏转到聚焦镜150上。具体到本实施方式中，调光镜140为凹透镜，调光镜140沿其轴向开设有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光焊接装置，其特征在于，包括焊接头，所述焊接头与传输激光束的光纤连通，所述焊接头包括：壳体，所述壳体开设通孔；分光镜，设置于所述通孔内，所述分光镜包括聚焦部及透射部，所述透射部设置于所述聚焦部的外周缘；及聚焦镜，设置于所述通孔内，所述聚焦镜沿其轴向开设有贯穿孔，所述聚焦镜位于所述分光镜远离所述光纤的一侧；其中，从所述光纤传输来的激光束，部分所述激光束经过所述聚焦部后形成点形激光束，所述点形激光束穿过所述贯穿孔射出所述壳体外，剩余部分所述激光束经过所述透射部后，再经过所述聚焦镜聚焦形成环形激光束射出所述壳体外。

【技术特征摘要】
1.一种激光焊接装置，其特征在于，包括焊接头，所述焊接头与传输激光束的光纤连通，所述焊接头包括：壳体，所述壳体开设通孔；分光镜，设置于所述通孔内，所述分光镜包括聚焦部及透射部，所述透射部设置于所述聚焦部的外周缘；及聚焦镜，设置于所述通孔内，所述聚焦镜沿其轴向开设有贯穿孔，所述聚焦镜位于所述分光镜远离所述光纤的一侧；其中，从所述光纤传输来的激光束，部分所述激光束经过所述聚焦部后形成点形激光束，所述点形激光束穿过所述贯穿孔射出所述壳体外，剩余部分所述激光束经过所述透射部后，再经过所述聚焦镜聚焦形成环形激光束射出所述壳体外。2.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述焊接头还包括准直镜，所述准直镜设置于所述通孔内，且所述准直镜位于分光镜远离所述聚焦镜的一侧，从所述光纤传输来的激光束，经过所述准直镜后，形成平行激光束。3.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述焊接头还包括调光镜，所述调光镜设置于所述通孔内，所述调光镜沿其轴向开设有连通孔，且所述调光镜位于所述分光镜与所述聚焦镜之间，所述点形激光束穿过所述连通孔及所述贯穿孔射出所述壳体外，穿过所述透射部出来的激光束经过所述调节镜偏转之后，再经过所述聚焦镜聚焦形成环形激光束射出所述壳体外。4.一种如权利要求1～3任意一项所述激光焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昊，刘继国，李淼，雷鹏飞，徐作斌，王瑾，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44