一种整体环带激光焊接装置，包括激光器、准直镜、锥透镜、聚焦镜和反射体；其中，激光器用于产生光源；准直镜用于将光源扩束为平行光束；锥透镜用于将平行光束折射为环形光束；聚焦镜用于将环形光束聚焦，形成聚焦光束，聚焦光束聚焦在焦平面上的形状为圆环形；反射体具有反射面，反射面用来改变聚焦光束的方向，使焦平面的位置发生改变。本实用新型专利技术的光路构思巧妙、设计简洁，最大限度地避免了折反射损失，进而降低了机体的温度，提高了光能的利用效率。本实用新型专利技术实现了聚焦圆环直径的可调，并实现了多角度焊接，大幅拓展了使用范围，使激光整体环带焊接在工程应用上成为可能，并使之具有实际应用和推广价值。具有实际应用和推广价值。具有实际应用和推广价值。
【技术实现步骤摘要】
一种整体环带激光焊接装置
[0001]本技术涉及激光焊接
，尤其是涉及一种整体环带激光焊接装置。
技术介绍
[0002]工业生产中，薄壁管状零件的环形焊接多采用激光焊接。激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，其加热面积小、热源集中，具有其它焊接方法所不具备的优势。传统的环形激光焊接是通过旋转激光光束或工件实现的，由于焊接处与未焊接处的温度相差巨大，不可避免地造成工件因受热不均而产生的焊接变形。
[0003]从根本上解决上述问题的方法是整体环带焊接，即将激光聚焦成圆环形，同时对焊接区域进行加热焊接。申请号为201620269423.8的专利公开了一种环形激光焊接头，该专利中的焊接头由准直镜、第一枚圆锥透镜、第二枚圆锥透镜以及聚焦镜构成。该专利虽然能够将激光聚焦成直径可调的圆环，但是呈锥面发散的环形光束在进入第二枚圆锥透镜时的反射角度过大，光能损失严重，不适合于高功率激光的应用，这对于焊接来说是个致命的缺陷。申请号201620532840.7的专利公开了一种激光焊接装置，该专利中的激光光源通过光源导入装置入射在锥形全反镜的锥面上，经锥形全反镜反射至环形全反聚焦镜上，经环形全反聚焦镜聚焦反射在工作平台上形成环形光斑。对于环形全反聚焦镜的凹面来说，只有抛物线型的凹面对平行光的反射才能形成固定的焦点，而其余形状的凹面对平行光的反射形不成焦点，也就是说，激光的热能无法集中。而对于具有抛物线型凹面的环形全反聚焦镜来说，只有改变抛物线的曲率才能改变焦点的位置，但这是不现实的，也是无法应用的。因此，无论怎样移动升降杆，聚焦圆环的直径都是固定的、不可调的。此外，上述两个专利的聚焦光束都是收敛的，只能对工件外部的某方向的焊缝进行焊接，而对工件内的焊缝以及其余角度焊缝的焊接是无法实现的。
[0004]对于环形激光焊接来说，如果做不到光能的有效利用，或者做不到聚焦圆环直径的可调，或者不能实现多角度焊接，都是没有实际应用和推广价值的，而怎样做到光能的有效利用、聚焦圆环直径的可调以及多角度焊接，则是本领域技术人员一直想解决而未能解决的技术难题。
技术实现思路
[0005]为了克服
技术介绍
中的不足，本技术公开了一种整体环带激光焊接装置，其目的在于：实现光能的有效利用、聚焦圆环直径的可调以及多角度焊接，使激光的整体环带焊接成为可能，且具有实际应用价值。
[0006]为实现上述技术目的，本技术采用如下技术方案：
[0007]一种整体环带激光焊接装置，包括：
[0008]激光器，用于产生光源；
[0009]准直镜，将光源扩束为平行光束；
[0010]锥透镜，将平行光束折射为环形光束；
[0011]聚焦镜，将环形光束聚焦，形成聚焦光束，聚焦光束聚焦在焦平面上的形状为圆环形。
[0012]进一步地改进技术方案，还包括反射体，反射体具有反射面，反射面用来改变聚焦光束的方向，使焦平面的位置发生改变。
[0013]进一步地改进技术方案，所述反射体能够轴向移动。
[0014]进一步地改进技术方案，所述反射面为内圆柱面或内锥面。
[0015]进一步地改进技术方案，所述反射面为外圆柱面或外锥面。
[0016]进一步地改进技术方案，所述反射体由石英制成。
[0017]进一步地改进技术方案，所述反射体的反射面镀有反射膜。
[0018]进一步地改进技术方案，所述锥透镜、所述聚焦镜，至少有一个能够轴向移动。
[0019]进一步地改进技术方案，所述聚焦镜在环形光束的交叉位置附近轴向移动。
[0020]由于采用上述技术方案，相比
技术介绍
，本技术具有如下有益效果：
[0021]本技术的光路构思巧妙、设计简洁，最大限度地避免了折反射损失，进而降低了机体的温度，提高了光能的利用效率。
[0022]本技术实现了聚焦圆环直径的可调，并实现了多角度焊接，大幅拓展了使用范围，使激光整体环带焊接在工程应用上成为可能，并使之具有实际应用和推广价值。
附图说明
[0023]图1为本技术在实施例1中的光路图。
[0024]图2为焦平面内光能的分布状态图。
[0025]图3为本技术在实施例2中，反射体为圆柱状时的光路图。
[0026]图4为本技术在实施例2中，反射体为环柱状时的光路图。
[0027]图5为本技术在实施例2中，反射体为内圆锥状时的光路图。
[0028]图6为本技术在实施例2中，反射体为外圆锥状时的光路图。
[0029]图中：1、光纤激光器；2、准直镜；3、锥透镜；4、凸透镜；5、反射体；51、反射面；6、工件。
具体实施方式
[0030]下面参照附图来描述本技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本技术的技术原理，并非旨在限制本技术的保护范围。
[0031]实施例1：
[0032]一种整体环带激光焊接装置，如图1所示，包括壳体、激光器、准直镜2、锥透镜3和聚焦镜，由于壳体等其它附件为常规结构，不是本技术的重点，在此不再累述。
[0033]激光器为光纤激光器1，用于产生光源。光纤激光器1输出的光源呈高斯光分布， NA值在0.12
‑
0.22之间。
[0034]准直镜2用于将光源扩束为平行光束。根据光源的参数适配合适的准直参数，使光源扩束为平行光束。
[0035]锥透镜3能够将平行光束折射为具有一定带宽的环形光束，该环形光束先收敛后
发散，具有一个交叉区域。由于带宽的存在，环形光束的光能得不到集中，不能直接用于焊接。
[0036]聚焦镜用于将环形光束聚焦，形成聚焦光束。聚焦镜为凸透镜4，经凸透镜4聚焦后，环形光束的带宽急剧减小，聚焦光束在焦平面上所呈的形状为圆环形。此时，光能高度集中，并在焦平面上产生圆环形的高温区。图2示出的是焦平面内光能的分布状态图。由图可知，在圆环区域的光能最大，热能最高。
[0037]对于工件6的环形焊接来说，该圆环形的高温区能够同时均匀地熔化焊接区域，从根本上解决了工件6因受热不均而产生的焊接变形。
[0038]只有实现聚焦圆环直径的可调，适用于任意直径工件6的环形焊接，本技术才具有实用使用价值。在本技术中，锥透镜3、凸透镜4中的任一个发生轴向移动，都能使聚焦圆环的直径发生改变。在本实施例中，锥透镜3固定，凸透镜4位于环形光束的交叉位置附近，并沿轴向左右移动。在不同的移动位置上，环形光束射入凸透镜4的环带形光束的直径不同，经凸透镜4聚焦后在焦平面上得到的聚焦圆环的直径也不相同。由于凸透镜4在环形光束的交叉位置附近轴向移动，环形光束近乎垂直地进入凸透镜4，因此，凸透镜4的球面反射很小，光能损失也很小。
[0039]如图1所示，由于本实施例中聚焦光束是发散的，因此能够很方便地实现对工件6内焊缝的环形焊接。
[0040]实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种整体环带激光焊接装置，其特征是：包括：激光器，用于产生光源；准直镜，将光源扩束为平行光束；锥透镜，将平行光束折射为环形光束；聚焦镜，将环形光束聚焦，形成聚焦光束，聚焦光束聚焦在焦平面上的形状为圆环形。2.如权利要求1所述的一种整体环带激光焊接装置，其特征是：还包括反射体，反射体具有反射面，反射面用来改变聚焦光束的方向，使焦平面的位置发生改变。3.如权利要求2所述的一种整体环带激光焊接装置，其特征是：所述反射体能够轴向移动。4.如权利要求2或3所述的一种整体环带激光焊接装置，其特征是：所述反射面...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱枫，刘润军，徐海侠，
申请(专利权)人：洛阳博特自动化工程有限公司，
类型：新型
国别省市：
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