一种手持式激光焊接的方法及装置制造方法及图纸

一种手持式激光焊接的方法及其装置，在用手持式激光焊接装置焊接的过程中，握在手里的手持式激光焊接头发出的激光束要聚焦于待焊接零部件的相关部位；焊接过程中采用指示红光进行空间定位的方式；手持式激光焊接头除要输出由Ｎｄ：ＹＡＧ激光器或光纤激光器产生的激光束外，还要输出两束指示红光，这两束指示红光正好在输出的焊接用激光束的焦平面中心处会合相交，在其它任何位置不相交；用这两束能会合相交于一点的指示红光来指示焊接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种手持式激光焊接的方法及其装置。
技术介绍
激光焊接已经很普遍，激光焊接可以用于焊接铜、钢、铝合金等金属材料，也可以 焊接塑料、陶瓷等非金属材料；可以在空气中进行焊接，也可以在真空中或惰性气体的保护 室里进行焊接；可以对能直接接触到的物体进行焊接，也可以对不能直接接触到的、处于密 封腔内的物体进行焊接。可以焊接大型设备，如汽车、轮船的车身的焊接，也可以用来焊接 极小的零部件，如微电子器件的封装。又由于激光焊接通常具有许多其它传统焊接方法所 无法比拟的优越性，如激光焊接时，其热影响区小，照射区域快速升温、快速冷却等。这使得 激光焊接有着广阔的应用范围。目前的激光焊接有各种各样，有C02气体激光焊接，有Nd:YAG固体激光焊接等； 有针对大尺寸、厚板的大功率激光焊接，也有针对微小尺寸的小功率激光焊接；有焊接金属 的，也有焊接塑料、陶瓷等非金属的。但是，目前的激光焊接方法都是针对工作台上的待焊 接件，还不能对处于工作台之外的焊接件进行焊接。在实际中，我们常常需要对处于墙壁、 屋顶或某些设备上等不能拿下来到工作台面的零部件进行焊接。这种焊接需求，目前市面 上的激光焊接装置是无能为力的。针对目前激光焊接技术中存在的这种不足，本专利技术设计一种新型的、手持式的激 光焊接方法及其装置，可以对处于墙壁、屋顶或某些设备上等不能拿下来到工作台面的零 部件进行激光焊接。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种手持式激光焊接方法及其装置，将Nd:YAG激光器或光 纤激光器(等能用光纤传输激光束的激光器)发出的激光束，通过光纤柔性传输到手持式 激光焊接头里。由于通过光纤传输，激光束可以传输到几十米之外的手持式激光焊接头，加 之手持式激光焊接头小巧灵活，所以可以实施焊接的空间范围和方位大大增加。本专利技术在用手持式激光焊接装置焊接的过程中，握在手里的手持式激光焊接头发 出的激光束要聚焦于待焊接零部件的相关部位；焊接过程中采用指示红光空间定位的方 式；手持式激光焊接头除要输出由Nd:YAG激光器或光纤激光器产生的激光束外，还要输出 两束指示红光，这两束指示红光正好在输出的焊接用激光束的焦平面中心处会合相交，在 其他任何位置不相交；用这两束能会合相交于一点的指示红光来指示焊接的位置进行焊 接。所述的手持式激光焊接装置，由光纤、光纤耦合器、扩束准直镜、焊接头、调整螺 钉、全反镜、透镜、组合开关、可见光激光器、手柄、半透半反镜、保护镜片、电缆、激光器组 成，激光器与光纤、电缆连接，电缆与组合开关连接，光纤与光纤耦合器连接，光纤耦合器与 焊接头连接，在焊接头里装有扩束准直镜和带调整螺钉的全反镜、透镜、可见光激光器、半透半反镜，焊接头前装有保护镜片，焊接头下面装有手柄，还配备了可移动的刻度尺。所述的组合开关是3个开关的连接线纽合在一起。本专利技术可以对处于墙壁、屋顶或某些设备上等不能拿下来到工作台面的零部件进 行激光焊接。这种激光焊接方法及其装置除了具有普通激光焊接的特点外，还具有很多优 点，如焊接所能达到的空间和角度大，能焊接处于墙壁上或屋顶上等不能拿到工作台面的 零部件，焊接用的激光头轻巧，可以手持进行焊接等优点。附图说明 图1是本专利技术结构示意图。 具体实施例方式附图1中，在由Nd:YAG激光器或光纤激光器(等能用光纤传输激光束的激光器) 构成的焊接装置的主体25中输出的激光束通过光纤1传输到手持式激光焊接头5的光纤 耦合器2，经过光纤耦合器2耦合后的激光束3再经过扩束准直镜4，然后经聚焦透镜9聚 焦后会聚于透镜焦平面的待焊接点22。手持式激光焊接的过程中，为了很好的对准待焊接部位22，用可见光18作为指示 激光束。由可见光激光器11发出的指示激光束经过半透半反镜17后，透射后的一部分激 光束18与扩束后用于焊接的激光束20平行，经过透镜9后到达待焊接部位22 ；经过半透 半反镜17反射后的激光束19再经过全反镜7后，获得与焊接激光束20基本平行的指示 激光束8，再经过透镜9后到达待焊接部位22。全反镜7上配备可调整的螺钉6，用于调整 反射后指示激光束8的方向。如果用于指示的可见光激光束18(或激光束8)和用于焊接 的激光束3 (或激光束20)的波长差不多，则调整全反镜7的方位，使反射后的指示激光束 8以及经过半透半反镜的指示激光束18平行于用于焊接的激光束20，则两束指示激光束8 和18经过透镜9后的会聚点就是22，和焊接激光束20的焦点一致。但是，由于指示激光 束8 (或激光束18)和焊接用激光束20的波长的差异，必然存在色差，使得两束指示激光束 的会聚点和焊接用激光束20的焦点有一点点差异。所以，可以通过调整螺钉6调整全反镜 7的方位，使两束指示激光束在透镜9后的会聚点与焊接用激光束的焦点重合，以便对后续 焊接进行指示。为了定位的方便，还配备了可移动的刻度尺21，可以通过调节刻度尺伸出部分的 长度，来指示焊接用激光束20的焦平面位置。手持式激光焊接头上还有用于手持的手柄15，用于单次焊接的按钮开关16，用于 可见光指示激光器电源的开关12，总电源开关13，开关12、13、16的连接线14纽合在一起 为10，再通过电缆24和光纤1 一起并行传输一定距离连接到激光器25。为了防止焊接过程中金属残渣对聚焦透镜9的损坏，在聚焦透镜的外面设置保护 镜片23。由Nd:YAG激光器或光纤激光器(等能用光纤传输激光束的激光器)构成的焊接 装置的主体25输出的激光束经过光纤1的远距离柔性传输后，到手持式激光焊接头5的光 纤耦合部件2，经耦合输出后的激光束3进入扩束准直镜4，扩束准直后的激光束20再由聚 焦透镜9聚焦于焦点22处。整个系统的控制信号、可见光指示激光器的电源及控制信号等都由Nd: YAG激光器或光纤激光器(等能用光纤传输激光束的激光器)构成的焊接装置的 主体25输出，经过电缆24、10传给手持式激光焊接头5的手柄15里面进行处理。焊接时，先打开总电源开关13和可见光指示激光器电源的开关12，通过移动刻度 尺21、可见光指示激光器11发出的可见指示光，将待焊接部位对准于焦点22处，然后按动 激光输出按钮16，用预先在焊接装置的主体25上设置好的参数，进行焊接。指示激光器11发出的指示用可见光经过半透半反镜17分束后再经过聚焦透镜9 后会聚，通过调整螺钉6使其在焦点22处会合，用于指示焊接用的不可见激光束。通常，当聚焦透镜9的焦距一定时，焦点22的位置是一定的。所以，一套手持式激 光焊接设备在出厂前可以先调整螺钉6，使指示激光器11发出的指示用可见光经过半透半 反镜17分束后再经过聚焦透镜9后会聚在焦点22处。之所以设置可微调的调整螺钉6，是 由于与激光束20平行的两束调整光8和18经过透镜9后的会聚点与激光束20经过透镜9 后的会聚点不完全重合，这是由于色差所引起的。譬如，如果激光束20的波长为1.06μπι， 两束调整光8和18的波长为0. 6328 μ m (氦氖激光器发出的红色指示光)，透镜9的焦距为 IOOmm的话，则由于色差所引起的差异大概在1 2mm，所以，通过可调节的调整螺钉6的微 调即可。可见指示激光器也可以装在焊接装置的主体25中，然后通过光纤传输变换后再 作指示光。也可以通过其他方式指示焊接用激光束20聚焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手持式激光焊接的方法及其装置，其特征是在用手持式激光焊接装置焊接的过程中，握在手里的手持式激光焊接头发出的激光束要聚焦于待焊接零部件的相关部位；焊接过程中采用指示红光进行空间定位的方式；手持式激光焊接头除要输出由Ｎｄ：ＹＡＧ激光器或光纤激光器产生的激光束外，还要输出两束指示红光，这两束指示红光正好在输出的焊接用激光束的焦平面中心处会合相交，在其它任何位置不相交；用这两束能会合相交于一点的指示红光来指示焊接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：师文庆，安芬菊，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]