一种焊接设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种焊接设备，属于激光焊接技术领域。该焊接设备包括光束整形系统及长焦会聚透镜和短焦会聚透镜；长焦会聚透镜间隔设置于光束整形系统的一侧以对从光束整形系统发出的贝塞尔光束进行第一次聚焦压缩，短焦会聚透镜间隔设置于长焦会聚透镜的背离光束整形系统的一侧以对贝塞尔光束第二次聚焦压缩后对待焊接材料进行焊接。上述焊接设备可用于对待焊接材料进行焊接，与高斯光束相比，上述设备形成的直径小、焦深长、能量密度高的贝塞尔聚焦光束能够使焊接过程中接头界面受热均匀，降低激光焊接对于对焦精度的要求，提高焊接工艺适应性和焊接质量。同时，贝塞尔光束增长的焦深有利于具有较大接触间隙材料的搭接焊。搭接焊。搭接焊。

【技术实现步骤摘要】
一种焊接设备


[0001]本技术涉及激光焊接领域，具体而言，涉及一种焊接设备。

技术介绍

[0002]通常，激光焊接过程中聚焦后的高斯激光束焦深小，激光焦点中心需精准地控制在待焊接材料界面特定位置，严重影响了焊接工艺的适应性。并且，聚焦后高斯光束轴向强度分布梯度较大，容易导致焊接过程中界面受热不均匀，尤其是对于较大接触间隙材料的搭接焊，界面受热不匀更为明显，不仅能容易导致焊缝中易形成气孔的缺陷，而且有的还会导致焊缝不能熔合，影响最终的焊接质量。
[0003]鉴于此，特提出本技术。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种焊接设备，其结构简单，能够形成的直径小、焦深长、能量密度高的贝塞尔聚焦光束，使焊接过程中接头界面受热均匀，降低激光焊接对于对焦精度的要求，提高焊接工艺适应性和焊接质量。
[0005]本技术可这样实现：
[0006]本技术提供一种焊接设备，其包括光束处理装置，光束处理装置包括光束整形系统以及4f成像系统。
[0007]4f成像系统包括长焦会聚透镜和短焦会聚透镜。
[0008]长焦会聚透镜间隔设置于光束整形系统的一侧以对从光束整形系统发出的贝塞尔光束进行第一次聚焦压缩，短焦会聚透镜间隔设置于长焦会聚透镜的背离光束整形系统的一侧以对从长焦会聚透镜发出的贝塞尔光束进行第二次聚焦压缩并用于对待焊接材料进行焊接。
[0009]在可选的实施方式中，光束整形系统包括锥透镜、空间光调制器或衍射光学元件。
[0010]在可选的实施方式中，锥透镜为圆锥透镜。
[0011]在可选的实施方式中，圆锥透镜的底角为0.5
‑6°
。
[0012]在可选的实施方式中，长焦会聚透镜的焦距为f1，短焦会聚透镜的焦距为f2，长焦会聚透镜与短焦会聚透镜的缩束倍率f1/f2为10
‑
50。
[0013]在可选的实施方式中，光束整形系统与长焦会聚透镜之间的距离为20
‑
200mm，长焦会聚透镜与短焦会聚透镜之间的距离为50
‑
450mm，短焦会聚透镜与待焊接材料之间的距离为4
‑
20mm。
[0014]在可选的实施方式中，焊接设备还包括光束产生装置，光束产生装置包括激光器，激光器设置于光束整形系统的远离4f成像系统的一侧以使激光器发出的高斯光束经光束整形系统整形为贝塞尔光束。
[0015]在可选的实施方式中，激光器包括纳秒激光器、皮秒激光器或飞秒激光器。
[0016]在可选的实施方式中，焊接设备还包括移动装置，移动装置用于控制光束处理装
置移动以使短焦会聚透镜聚焦压缩后的贝塞尔光束在待焊接材料的表面进行扫描运动。
[0017]在可选的实施方式中，移动装置包括移动台或机械臂。
[0018]本技术的有益效果包括：
[0019]本技术通过依次设置光束整形系统、长焦会聚透镜和短焦会聚透镜，光束整形系统可将高斯光束整形为贝塞尔光束，整形后的贝塞尔光束依次通过两个不同焦距的长焦会聚透镜和短焦会聚透镜统进行光束的聚焦压缩，形成的直径小、焦深长、能量密度高的贝塞尔光束进而对待焊接材料进行激光焊接，从而能够改善焊接过程接头界面受热不均匀性，降低激光焊接过程中对焦精度要求，提高焊接工艺适应性和焊接质量。同时，利用贝塞尔光束增长的焦深，也有利于具有较大接触间隙材料的拼接焊。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0021]图1为本技术提供的焊接设备进行第一种焊接的示意图；
[0022]图2为本技术提供的焊接设备进行第二种焊接的示意图；
[0023]图3为本技术提供的焊接设备中光束整形系统为锥透镜时的光束整形示意图。
[0024]图标：1
‑
高斯光束；2
‑
光束整形系统；3
‑
初始贝塞尔光束；4
‑
长焦会聚透镜；5
‑
短焦会聚透镜；6
‑
聚焦后贝塞尔光束；7
‑
对接焊样品；8
‑
搭接焊样品；9
‑
圆锥透镜。
具体实施方式
[0025]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0026]因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0027]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0028]下面对本申请提供的焊接设备进行具体说明。
[0029]本申请提出一种焊接设备，请一并参照图1至图3，其包括光束处理装置，光束处理装置包括光束整形系统2以及4f成像系统。
[0030]4f成像系统包括长焦会聚透镜4和短焦会聚透镜5。
[0031]上述光束整形系统2具体为高斯光束1整形系统，以将高斯光束1整形成贝塞尔光束。
[0032]在可选的实施方式中，光束整形系统2例如可包括锥透镜、空间光调制器或衍射光学元件。
[0033]其中，锥透镜可以为圆锥透镜9。圆锥透镜9的底角可以为0.5
‑6°
，如0.5
°
、1
°
、1.5
°
、2
°
、2.5
°
、3
°
、3.5
°
、4
°
、4.5
°
、5
°
、5.5
°
或6
°
等，优选1
‑5°
。上述优选地底角范围有利于使贝塞尔光束的焦深和光斑大小在合适范围。
[0034]本申请中，长焦会聚透镜4间隔设置于光束整形系统2的一侧(也即光束整形系统2的出光侧)以对从光束整形系统2发出的初始贝塞尔光束3进行第一次聚焦压缩，短焦会聚透镜5间隔设置于长焦会聚透镜4的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焊接设备，其特征在于，包括光束处理装置，所述光束处理装置包括光束整形系统以及4f成像系统；所述4f成像系统包括长焦会聚透镜和短焦会聚透镜；所述长焦会聚透镜间隔设置于所述光束整形系统的一侧以对从所述光束整形系统发出的贝塞尔光束进行第一次聚焦压缩，所述短焦会聚透镜间隔设置于所述长焦会聚透镜的背离所述光束整形系统的一侧以对从所述长焦会聚透镜发出的贝塞尔光束进行第二次聚焦压缩并用于对待焊接材料进行焊接。2.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述光束整形系统包括锥透镜、空间光调制器或衍射光学元件。3.根据权利要求2所述的焊接设备，其特征在于，所述锥透镜为圆锥透镜。4.根据权利要求3所述的焊接设备，其特征在于，所述圆锥透镜的底角为0.5
‑6°
。5.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述长焦会聚透镜的焦距为f1，所述短焦会聚透镜的焦距为f2，所述长焦会聚透镜与所述短焦会聚透镜的缩束倍率f1/f2为10
‑
50。6.根据权利要求1所述的焊接设备，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛亚飞，罗子艺，韩善果，蔡得涛，郑世达，房卫萍，
申请(专利权)人：广东省科学院中乌焊接研究所，
类型：新型
国别省市：