一种同轴激光焊接工作头

摘要

本发明涉及一种适用于薄壁平面/曲面激光焊接以及激光热导焊工艺的可实现焊接效果各向同性的激光焊接工作头。该工作头具有独特的同轴焊接喷嘴设计，通过将焊接工作气体同激光束呈同轴状态输出至工件表面，达到同时控制光致等离子体和保护熔池的目的；其新颖的聚焦镜座体和紧凑宽幅面超音速气帘的设计，有效保证了聚焦镜长期稳定工作，保证了焊接质量的稳定性和可靠性，可很好满足薄壁平面/曲面及热导焊接工艺各向同性及焊接过程稳定性对焊接工作头的要求。本发明的设计合理、操作使用方便、可控制性好。

主权项

一种同轴激光焊接工作头，其特征在于：该同轴焊接工作头由焊接头主体、柱面反射镜组件、聚焦镜组件、紧凑宽幅面超音速气帘、锁母、连接管、同轴焊接保护喷嘴、平面反射镜组件构成；柱面反射镜组件、平面反射镜组件和聚焦镜组件通过螺钉安装固定在焊接头主体上；紧凑宽幅面超音速气帘通过螺钉安装在聚焦镜组件下方；锁母将连接管固定在紧凑宽幅面超音速气帘下方；同轴焊接保护喷嘴通过连接螺纹安装在连接管下部，保证同轴焊接保护喷嘴的中心线同聚焦光束中心线重合；入射准平行光经过柱面反射镜组件和平面反射镜组件后形成聚焦光束；入射准平行光在经过柱面反射镜和平面反射镜后，垂直输入至安装在聚焦镜组件中的聚焦透镜表面，形成聚焦光束，其中心线与聚焦透镜的中心线重合；聚焦后的聚焦光束通过紧凑宽幅面超音速气帘，并在连接管和同轴焊接保护喷嘴的中心线传输，根据聚焦透镜焦距参数，选择连接管的长度尺寸，保证聚焦光束焦点位于同轴焊接保护喷嘴下端处；通过锁母将连接管固定在紧凑宽幅面超音速气帘下方，并通过止口保证连接管的中心线同聚焦镜组件中聚焦透镜中心线重合；柱面反射镜和平面反射镜材质为无氧铜且表面镀金，并分别通过螺钉固定安装在柱面反射镜座和平面反射镜座上，同镜座接触良好；柱面反射镜座和平面反射镜座内部加工冷却通道，实施水冷；聚焦镜组件作为同轴焊接工作头关键部件之一，镜座主体分为聚焦镜安装座体上部和聚焦镜安装座体下部，其中在聚焦镜安装座体上部上加工有两处对称分布的压缩空气入孔和呈激光束轴心均布的若干聚焦镜冷却通孔，聚焦镜安装座体下部加工有环形腔；聚焦镜安装座体上部和聚焦镜安装座体下部通过焊接方式连接；连接后由压缩空气入孔流入的洁净压缩空气流入环形腔，并经同激光束中心线同心且均布的若干冷却通孔输送至由压环固定在聚焦镜安装座体上部的聚焦透镜下表面，达到冷却聚焦透镜的目的；压缩空气通过连接管上的疏散孔疏散，从而不影响安装在连接管下端的同轴焊接保护喷嘴输出的焊接工作气形态。