一种皮秒脉冲激光焊接机制造技术

本发明专利技术提供一种皮秒脉冲激光焊接机，包括机箱，机箱内设有皮秒脉冲激光器和控制板卡，机箱上方通过支架依次安装有振镜和场镜，场镜连接于振镜的下方，皮秒脉冲激光器通过光纤连接振镜，振镜包括X轴镜片和Y轴镜片，X轴镜片连接有X轴电机，Y轴镜片连接有Y轴电机；皮秒脉冲激光器发射的激光束依次经X轴镜片、Y轴镜片和场镜聚焦至待焊接的工件上；控制板卡的信号输出端分别连接皮秒脉冲激光器、X轴电机和Y轴电机；激光束在工件上的运动轨迹为螺旋轨迹。本发明专利技术可在工件上进行高速焊接，形成螺旋轨迹的细密的焊点，由数万个焊点排列成螺旋形的焊纹，使用本焊接机焊接时两块金属材料不易脆化，焊接强度高。

【技术实现步骤摘要】
一种皮秒脉冲激光焊接机
本专利技术属于激光焊接
，具体涉及一种皮秒脉冲激光焊接机。
技术介绍
激光焊接机在做同种材料或不同种材料激光焊接时，由于激光脉冲的加热时间长，因此很多情况下被焊接的材料容易变脆，加热时间越长，材料越容易变脆，尤其是进行不同材料之间的焊接时，因为不同金属间氧化物普遍都比较脆，导致焊接不牢固。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种皮秒脉冲激光焊接机，被其激光加热的材料不容易脆化，焊接强度高。本专利技术提供了如下的技术方案：一种皮秒脉冲激光焊接机，包括机箱，机箱内设有皮秒脉冲激光器和控制板卡，机箱上方通过支架依次安装有振镜和场镜，皮秒脉冲激光器通过光纤连接振镜，振镜包括X轴镜片和Y轴镜片，X轴镜片连接有X轴电机，Y轴镜片连接有Y轴电机，场镜连接于振镜的下方；皮秒脉冲激光器发射的激光束依次经X轴镜片、Y轴镜片和场镜聚焦至待焊接的工件上；控制板卡的信号输出端分别连接皮秒脉冲激光器、X轴电机和Y轴电机，控制板卡可控制皮秒脉冲激光器发射的激光脉冲范围、以及X轴电机和Y轴电机的旋转角度和旋转频率；所述激光束在所述工件上的运动轨迹为螺旋轨迹。优选的，支架内还设有扩束镜，扩束镜位于振镜的激光束入口的前侧。优选的，扩束镜为扩束倍数在2-10倍范围内可调的可调式扩束镜。优选的，所述激光束经过所述扩束镜发射至所述X轴镜片上形成的光斑直径范围为6mm～20mm。优选的，所述皮秒脉冲激光器发射的激光束波长范围为355nm-1070nm，所述激光束的脉宽范围为0.5ps-400000ps，所述激光束的出光焊接速度范围为1mm/s-2000mm/s。优选的，所述螺旋轨迹为由中心螺旋向外运动，或者由外螺旋向里运动。优选的，所述工件为上下层叠的两个金属薄板，所述金属薄板的厚度范围为0.005mm-0.9mm。优选的，所述控制板卡的信号输入端连接有电脑。本专利技术的有益效果是：本专利技术的激光焊接每个脉冲的都是皮秒级的，所以焊接处的材料被激光加热的时间极短，同时脉冲峰值高，所以被激光加热的材料不容易脆化，从而提高了被焊接材料的强度，尤其对不同材料的薄型金属板的焊接更加牢固；本专利技术通过控制板卡分别控制皮秒脉冲激光器发射的激光脉冲范围、以及X轴电机和Y轴电机的旋转角度和旋转频率，对工件进行高速焊接，形成螺旋轨迹的细密的焊点，由数万个焊点排列呈螺旋形，形成咬合力均匀并且连接强度高的焊纹，使两块金属板能够紧密融合，焊接强度高。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的电路连接示意图；图3是本专利技术的振镜内部结构的仰视示意图；图4是本专利技术带扩束镜的光路示意图；图5至图7分别是激光束的出光运动轨迹示意图。图中标记为：1.机箱；2.皮秒脉冲激光器；3.控制板卡；4.振镜；41.X轴镜片；42.Y轴镜片；43.X轴电机；44.Y轴电机；5.场镜；6.光纤；7.扩束镜；8.工件；9.电脑。具体实施方式如图1至图3所示，一种皮秒脉冲激光焊接机，包括机箱1，机箱1内设有皮秒脉冲激光器2和控制板卡3，机箱1上方通过支架依次安装有振镜4和场镜5，场镜5连接于振镜4的下方，皮秒脉冲激光器2通过光纤6连接振镜4，振镜4包括X轴镜片41和Y轴镜片42，X轴镜片41连接有X轴电机43，X轴电机43可驱动X轴镜片41高速振动和旋转，Y轴镜片42连接有Y轴电机44，Y轴电机44可驱动Y轴镜片42高速振动以及旋转；皮秒脉冲激光器2发射的激光束依次经X轴镜片41、Y轴镜片42改变方向并且高频振动后，再由场镜5聚焦至待焊接的工件8上，对工件进行焊接，皮秒脉冲激光器2的脉宽小，峰值高，单次脉冲对薄型金属板的加热时间短，材料不容易脆化，使工件的焊接更加牢固。控制板卡3的信号输出端分别连接皮秒脉冲激光器2、X轴电机43和Y轴电机44，控制板卡3可控制皮秒脉冲激光器2的激光脉宽范围，还可控制X轴电机43和Y轴电机44的输出偏转角度和转动频率，从而控制X轴镜片41、Y轴镜片42的振动频率，使激光束在工件上高速地形成数万至数十万个细微的焊点，细微的焊点排列成螺旋形的焊接轨迹，一个焊接轨迹整体上相当于一个常规的大焊点，若干个大焊点再依次排列形成焊纹，从而将两块薄金属板均匀、紧密地焊接在一起；螺旋形轨迹可以快速地形成较大面积的焊纹，从而使焊接效率高。如图5至图6所示，螺旋轨迹的方向可以由中心螺旋向外运动，或者由外螺旋向内运动，如图5至图7所示，螺旋轨迹可以是圆形螺旋、多边形螺旋、三角形螺旋等，总之是螺旋轨迹。螺旋形轨迹的螺旋线间隔可根据情况而定，其间隔范围为0.001mm-0.3mm。皮秒脉冲激光器2发射的激光束波长范围为355nm-1070nm，激光束的脉宽范围为0.5ps-400000ps，激光束的出光焊接速度范围为1mm/s-2000mm/s，适用范围广。如图2和图4所示，支架内还设有扩束镜7，扩束镜7位于振镜4的激光束入口的前侧。皮秒脉冲激光器2发射的激光束可先经过扩束镜7扩束后再进入振镜4内，扩束镜7的主要作用是将激光束的光斑扩大，控制出射光的汇聚程度，避免大功率的激光出光时伤害镜面，或者将工件打坏。扩束镜7还将光斑调整为平行光，便于激光的稳定传输。扩束镜7为扩束倍数在2-10倍范围内可调的可调式扩束镜，从而使聚焦后的光斑有更大的调节范围。激光束经过扩束镜发射至X轴镜片上形成的光斑直径范围为6mm～20mm。工件8为上下层叠的两个金属薄板，金属薄板的厚度范围为0.005mm-0.9mm，两层金属薄板可以是相同的材质，也可以是不同材质，例如钢/镍、镍/铝、钢/铝等材质组合。由于不同金属间的氧化物普遍都比较脆，因此，本专利技术的皮秒级高速脉冲激光对金属薄板的加热时间极短，对于不同材质的金属薄板焊接强度更高。控制板卡3的信号输入端连接有电脑9，可在电脑9上对控制板卡3输入皮秒脉冲激光器2的激光脉冲范围、X轴镜片41和Y轴镜片42的振动频率和旋转角度等参数，从而得到需要的出光焊接速度和激光运动轨迹。本专利技术的工作过程为：皮秒脉冲激光器2发出的激光束经过扩束镜7后，由振镜4内的X轴镜片41和Y轴镜片42传输到场镜5，激光束在薄板金属工件上聚焦后，通过控制板卡3对工件8高速地打大量微孔状的焊点，由于皮秒脉冲激光器2的脉宽小，峰值高，因此对薄型金属板的加热时间短，材料不容易脆化。控制板卡3控制X轴电机43和Y轴电机44的输出角度，使经过X轴镜片41和Y轴镜片42反射后的激光束在两个工件8上形成螺旋形的运动轨迹。以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种皮秒脉冲激光焊接机，其特征在于，包括机箱，所述机箱内设有皮秒脉冲激光器和控制板卡，所述机箱上方通过支架依次安装有振镜和场镜，所述场镜固定连接于所述振镜的下方，所述皮秒脉冲激光器通过光纤连接所述振镜，所述振镜包括X轴镜片和Y轴镜片，所述X轴镜片连接有X轴电机，所述Y轴镜片连接有Y轴电机；所述皮秒脉冲激光器发射的激光束依次经所述X轴镜片、所述Y轴镜片和所述场镜聚焦至待焊接的工件上；所述控制板卡的信号输出端分别连接所述皮秒脉冲激光器、所述X轴电机和所述Y轴电机；所述激光束在所述工件上的运动轨迹为螺旋轨迹。

【技术特征摘要】
1.一种皮秒脉冲激光焊接机，其特征在于，包括机箱，所述机箱内设有皮秒脉冲激光器和控制板卡，所述机箱上方通过支架依次安装有振镜和场镜，所述场镜固定连接于所述振镜的下方，所述皮秒脉冲激光器通过光纤连接所述振镜，所述振镜包括X轴镜片和Y轴镜片，所述X轴镜片连接有X轴电机，所述Y轴镜片连接有Y轴电机；所述皮秒脉冲激光器发射的激光束依次经所述X轴镜片、所述Y轴镜片和所述场镜聚焦至待焊接的工件上；所述控制板卡的信号输出端分别连接所述皮秒脉冲激光器、所述X轴电机和所述Y轴电机；所述激光束在所述工件上的运动轨迹为螺旋轨迹。2.根据权利要求1所述的皮秒脉冲激光焊接机，其特征在于，所述支架内还设有扩束镜，所述扩束镜位于所述振镜的激光束入口的前侧。3.根据权利要求2所述的皮秒脉冲激光焊接机，其特征在于，所述扩束镜的扩束倍数在2-10倍范围内可调。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴家文，
申请(专利权)人：苏州镭扬激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32