一种半导体蓝光激光和光纤激光的复合焊接装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于激光加工制造领域，更具体地，涉及一种半导体激光和光纤激光的复合焊接装置。该装置包括光路隔离防护部分和光路复合部分；其中，光路隔离防护部分包括半导体激光器反射光保护装置和光纤激光器反射光保护装置；该保护装置均能够使正向传输光通过，而使从焊接工件表面反射回来的逆向传输光通过反射为正向传输光后被重新利用。使用时，半导体激光入射光和光纤激光入射光分别穿过半导体激光器反射光保护装置和光纤激光器反射光保护装置，然后经光路复合部分在焊接工件表面形成两个相对位置可调的激光光斑，对焊接工件进行焊接。本发明专利技术的复合焊接装置能够克服克服铜等高反射率材料焊接困难、焊接过程中出现缺陷以及效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体蓝光激光和光纤激光的复合焊接装置
本专利技术属于激光加工制造领域，更具体地，涉及一种半导体蓝光激光和光纤激光的复合焊接装置。
技术介绍
目前汽车电气化的发展显著增加了对铜材料的可靠和有效的焊接工艺需求。由于铜在1μm左右波长的低吸收率和高导热率，铜材料的激光焊接经常导致焊接缺陷。这种焊缝遭受许多喷射和孔隙，经常可以看到沿焊缝穿透深度的强烈波动。对于近红外和远红外激光，高导热率和极低的室温吸收要求高激光功率强度以达到深度穿透焊接工艺。此外，低吸收还导致对表面条件的变化(如氧化或粗糙度)的高灵敏度，红外辐射的吸收在从固体到液体的相变过程中显着上升。所有这些特征导致敏感过程，重现性低。因此在电动汽车电力传输连接组件的需求日益增长的推动下，激光器制造商正在寻找激光光源，能够对铜有足够的激光吸收功率，以实现焊接等制造工艺。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种半导体激光和光纤激光的复合焊接装置，其通过设置激光器反射光保护装置阻止高反射率材料反射激光对激光器的损坏，通过设置光路复合部分实现两种激光光路的复合，由此解决现有技术激光焊接过程中铜及铜合金等对于红外波长的激光反射率高、红外波长激光对高反射材料的焊接效果不理想等的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种半导体激光和光纤激光的复合焊接装置，包括光路隔离防护部分和光路复合部分；其中，所述光路隔离防护部分包括半导体激光器反射光保护装置和光纤激光器反射光保护装置；所述光路复合部分用于将半导体激光光路和光纤激光光路在焊接工件表面实现复合；使用时，半导体激光入射光和光纤激光入射光分别穿过所述半导体激光器反射光保护装置和光纤激光器反射光保护装置，然后经所述光路复合部分在焊接工件表面形成两个相对位置可调的激光光斑，对所述焊接工件进行焊接；所述光路隔离防护部分还用于隔离从焊接工件表面反射回来的激光，使得所述半导体激光反射光和所述光纤激光反射光经过所述光路隔离防护部分的处理后返回至所述焊接工件表面，再次用于焊接；所述半导体激光器反射光保护装置和光纤激光器反射光保护装置内均设置有第一组合双折射棱镜、绕有线圈的磁致旋光材料和第二组合双折射棱镜；使用时，光路为从激光器入射的正向传输光时，光路依次经过所述第一组合双折射棱镜、绕有线圈的磁致旋光材料和第二组合双折射棱镜；所述第一组合双折射棱镜用于利用全反射将入射光分为偏振方向相互垂直的O光和E光；所述绕有线圈的磁致旋光材料用于利用通电时发生的旋光效应将入射的偏振光的偏振面从逆着光线传播的方向上看顺时针旋转45度；所述第二组合双折射棱镜用于将被所述第一组合双折射棱镜分开的两束偏振光重新合成为一束光；使用时，光路为从焊接工件表面反射回的逆向传输光时，光路依次经过所述第二组合双折射棱镜、绕有线圈的磁致旋光材料和第一组合双折射棱镜；所述第二组合双折射棱镜用于利用全反射将入射的反射光分为偏振方向相互垂直的O光和E光；所述绕有线圈的磁致旋光材料用于利用通电时发生的旋光效应将入射的偏振光的偏振面从逆着光线传播的方向上看顺时针旋转45度；所述第一组合双折射棱镜用于将被所述第二组合双折射棱镜分开的两束偏振光反射为正向传输光；所述半导体激光器反射光保护装置和光纤激光器反射光保护装置均能够使正向传输光通过，而使从焊接工件表面反射回来的逆向传输光通过反射为正向传输光后被重新利用。优选地，所述第一组合双折射棱镜由一个等腰梯形双折射棱镜、一个平行四边形双折射棱镜和一个直角三角形双折射棱镜构成，所述等腰梯形双折射棱镜的下底边和所述平行四边形双折射棱镜的一条斜边通过胶合剂粘结，所述平行四边形双折射棱镜的另一条斜边和所述直接三角形双折射棱镜的非直角边通过胶合剂粘结，所述胶合剂的折射率介于O光和E光的折射率之间，所述等腰梯形双折射棱镜靠近激光器一侧的腰内侧和所述直角三角形双折射棱镜靠近激光器一侧的一条直角边内侧分别镀有一层能对激光进行全部反射的膜，所述第一组合双折射棱镜的入射边和出射边均镀有对激光增透的膜。优选地，所述第二组合双折射棱镜由一个直角三角形双折射棱镜和两个平行四边形双折射棱镜构成，所述直角三角形双折射棱镜的非直角边和所述平行四边形双折射棱镜的一条斜边通过胶合剂粘结，所述平行四边形双折射棱镜的另一条斜边和另一平行四边形双折射棱镜的斜边通过胶合剂粘结，所述胶合剂的折射率介于O光和E光的折射率之间，所述第二组合双折射棱镜的入射边和出射边均镀有对激光增透的膜。优选地，所述第一组合双折射棱镜和所述第二组合双折射棱镜的光轴互成45度夹角。优选地，所述光路复合部分包括半导体激光透射组件和光纤激光反射组件，所述半导体激光透射组件用于使半导体激光通过透射原理在焊接工件上形成光斑，所述光纤激光反射组件用于使所述光纤激光通过反射原理在焊接工件上形成光斑。优选地，所述半导体激光透射组件包括半导体激光聚焦透镜和激光透射反射镜；所述光纤激光反射组件包括光纤激光第一反射镜、光纤激光聚焦透镜和激光透射反射镜；所述半导体激光透射组件和所述光纤激光反射组件共用一个激光透射反射镜，所述激光透射反射镜为二向色镜，所述二向色镜的透射面用于所述半导体激光透射；该二向色镜的反射面用于所述光纤激光反射；使用时，半导体激光正向传输光依次穿过所述半导体激光聚焦透镜和所述激光透射反射镜到达焊接工件表面；光纤激光正向传输光依次穿过所述光纤激光第一反射镜、光纤激光聚焦透镜和激光透射反射镜到达焊接工件表面，且所述半导体激光和所述光纤激光通过所述激光透射反射镜实现光路的复合。优选地，所述光纤激光第一反射镜表面镀有能够对光纤激光全部反射的膜；使用时，通过调节所述光纤激光第一反射镜的上下移动，改变光纤激光的光斑相对于半导体激光光斑的距离，实现灵活焊接；通过调整所述光纤激光第一反射镜的左右移动，补偿光纤激光光束焦点的移动，使得焦点保持在焊接工件的表面。优选地，还包括光纤激光旋转机械结构，所述光纤激光旋转机械结构用于使所述光纤激光光路以半导体激光光路为轴进行旋转。优选地，该装置还包括激光准直部分，所述激光准直部分用于对所述半导体激光和光纤激光进行准直处理。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本专利技术提供的半导体激光和光纤激光的复合焊接装置设有对铜材料的反射回光进行处理的单元，即光路隔离防护部分，能够阻止高反射率材料对激光器的伤害。(2)本专利技术通过在光路隔离防护部分对其中具体组合棱镜结构进行特别设置，既能够阻止反射回光的损害，又能够重新利用反射回的光进行焊接。(3)本专利技术提供的复合焊接装置中通过光路复合部分透镜和反射镜的组合设计，可以通过控制对1060nm光纤激光全部反射的反射镜灵活调节铜表面两个光斑之间的距离，使得对于不同厚度焊接的材料能够设置不同的光斑间距，增大装置的适用性。(4)本专利技术提供的复合焊接装置中通过旋转机械结构的设置，可以使得光纤激光光路能够以半导体激光光路为轴进行旋转，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体激光和光纤激光的复合焊接装置，其特征在于，包括光路隔离防护部分和光路复合部分；其中，/n所述光路隔离防护部分包括半导体激光器反射光保护装置和光纤激光器反射光保护装置；所述光路复合部分用于将半导体激光光路和光纤激光光路在焊接工件表面实现复合；/n使用时，半导体激光入射光和光纤激光入射光分别穿过所述半导体激光器反射光保护装置和光纤激光器反射光保护装置，然后经所述光路复合部分在焊接工件表面形成两个相对位置可调的激光光斑，对所述焊接工件进行焊接；/n所述光路隔离防护部分还用于隔离从焊接工件表面反射回来的激光，使得所述半导体激光反射光和所述光纤激光反射光经过所述光路隔离防护部分的处理后返回至所述焊接工件表面，再次用于焊接；/n所述半导体激光器反射光保护装置和光纤激光器反射光保护装置内均设置有第一组合双折射棱镜、绕有线圈的磁致旋光材料和第二组合双折射棱镜；/n使用时，光路为从激光器入射的正向传输光时，光路依次经过所述第一组合双折射棱镜、绕有线圈的磁致旋光材料和第二组合双折射棱镜；所述第一组合双折射棱镜用于利用全反射将入射光分为偏振方向相互垂直的O光和E光；所述绕有线圈的磁致旋光材料用于利用通电时发生的旋光效应将入射的偏振光的偏振面从逆着光线传播的方向上看顺时针旋转45度；所述第二组合双折射棱镜用于将被所述第一组合双折射棱镜分开的两束偏振光重新合成为一束光；/n使用时，光路为从焊接工件表面反射回的逆向传输光时，光路依次经过所述第二组合双折射棱镜、绕有线圈的磁致旋光材料和第一组合双折射棱镜；所述第二组合双折射棱镜用于利用全反射将入射的反射光分为偏振方向相互垂直的O光和E光；所述绕有线圈的磁致旋光材料用于利用通电时发生的旋光效应将入射的偏振光的偏振面从逆着光线传播的方向上看顺时针旋转45度；所述第一组合双折射棱镜用于将被所述第二组合双折射棱镜分开的两束偏振光反射为正向传输光；/n所述半导体激光器反射光保护装置和光纤激光器反射光保护装置均能够使正向传输光通过，而使从焊接工件表面反射回来的逆向传输光通过反射为正向传输光后被重新利用。/n...

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光和光纤激光的复合焊接装置，其特征在于，包括光路隔离防护部分和光路复合部分；其中，
所述光路隔离防护部分包括半导体激光器反射光保护装置和光纤激光器反射光保护装置；所述光路复合部分用于将半导体激光光路和光纤激光光路在焊接工件表面实现复合；
使用时，半导体激光入射光和光纤激光入射光分别穿过所述半导体激光器反射光保护装置和光纤激光器反射光保护装置，然后经所述光路复合部分在焊接工件表面形成两个相对位置可调的激光光斑，对所述焊接工件进行焊接；
所述光路隔离防护部分还用于隔离从焊接工件表面反射回来的激光，使得所述半导体激光反射光和所述光纤激光反射光经过所述光路隔离防护部分的处理后返回至所述焊接工件表面，再次用于焊接；
所述半导体激光器反射光保护装置和光纤激光器反射光保护装置内均设置有第一组合双折射棱镜、绕有线圈的磁致旋光材料和第二组合双折射棱镜；
使用时，光路为从激光器入射的正向传输光时，光路依次经过所述第一组合双折射棱镜、绕有线圈的磁致旋光材料和第二组合双折射棱镜；所述第一组合双折射棱镜用于利用全反射将入射光分为偏振方向相互垂直的O光和E光；所述绕有线圈的磁致旋光材料用于利用通电时发生的旋光效应将入射的偏振光的偏振面从逆着光线传播的方向上看顺时针旋转45度；所述第二组合双折射棱镜用于将被所述第一组合双折射棱镜分开的两束偏振光重新合成为一束光；
使用时，光路为从焊接工件表面反射回的逆向传输光时，光路依次经过所述第二组合双折射棱镜、绕有线圈的磁致旋光材料和第一组合双折射棱镜；所述第二组合双折射棱镜用于利用全反射将入射的反射光分为偏振方向相互垂直的O光和E光；所述绕有线圈的磁致旋光材料用于利用通电时发生的旋光效应将入射的偏振光的偏振面从逆着光线传播的方向上看顺时针旋转45度；所述第一组合双折射棱镜用于将被所述第二组合双折射棱镜分开的两束偏振光反射为正向传输光；
所述半导体激光器反射光保护装置和光纤激光器反射光保护装置均能够使正向传输光通过，而使从焊接工件表面反射回来的逆向传输光通过反射为正向传输光后被重新利用。


2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一组合双折射棱镜由一个等腰梯形双折射棱镜、一个平行四边形双折射棱镜和一个直角三角形双折射棱镜构成，所述等腰梯形双折射棱镜的下底边和所述平行四边形双折射棱镜的一条斜边通过胶合剂粘结，所述平行四边形双折射棱镜的另一条斜边和所述直接三角形双折射棱镜的非直角边通过胶合剂粘结，所述胶合剂的折射率介于O光和E光的折射率之间，所述等腰梯形双折射棱镜靠近激光器一侧的腰内侧和所述直角三角形双折射棱镜靠近激光器一...

【专利技术属性】
技术研发人员：范远超，唐霞辉，葛佳琪，胡耀丹，宋宇燕，李想，胡聪，马豪杰，张怀智，刘宇阳，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42