本发明专利技术公开了一种激光头冷板、制造工艺及激光头，激光头冷板包括镜片安装基体、盖板和扰流结构，盖板、扰流结构和镜片安装基体一体连接，镜片安装基体和盖板配合围成冷却介质流动腔，镜片安装基体设有冷却介质进口和冷却介质出口，扰流结构设置于冷却介质流动腔内，扰流结构设有多个扰流通道，冷却介质进口经扰流通道与冷却介质出口连通。本发明专利技术所公开的激光头冷板，有效控制镜片温度梯度，改善激光头光束质量，提高泵浦光转换效率，降低由热应力造成晶体损伤的风险，提升系统的安全系数；盖板、扰流结构、镜片安装基体构成一体式结构，便于激光头冷板集成模块化安装，体积和重量减小，应用范围大，密封性能好，降低冷却介质泄露风险。险。险。
【技术实现步骤摘要】
一种激光头冷板、制造工艺及激光头
[0001]本专利技术涉及激光器
，具体涉及一种激光头冷板、制造工艺及激光头。
技术介绍
[0002]激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性，对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门加工技术。激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门。
[0003]激光器输出光束通过激光头内部镜片结构对光束进行准直、聚焦的方式，使得光束应用作业材料表面，由于镜片结构并不能完全折射激光束的能量，残余的热量分散在镜片中，在热透镜效应下，一部分泵浦光转换成激光输出，另一部分在晶体内形成了热沉积，此时会产生温度梯度，从而导致了折射率分布不均，使激光晶体中心折射率高，两边折射率低，而且，热透镜效应会改变激光焦点(束腰)的位置，进而影响激光器应用效果。因此，激光头的散热需求愈加明显。传统的激光头通常采用改善热透镜效应的熔融石英镜片或者利用单层透明石英玻璃管对冷却介质进行引流，通过冷却介质与镜片安装基体的热传导带走散热头多余的热量。然而，在低功率运行下，这种冷却方式可以提供有效的热缓解。但随着更高功率激光切割以及焊接技术要求的提高，传统的冷却方式已然不能显著改善镜片温升过大、温度梯度明显的技术问题，而且，玻璃管的安装、固定、密封等所需结构配件多，大幅增加了激光头的重量和体积，密封效果也难以保证。在冷却散热效果差的情况下进行激光加工，残余热量的分布会导致光束质量恶化，降低转换效率，增加由热应力造成晶体损伤的风险，影响系统的安全性。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种激光头冷板、制造工艺及激光头，用以解决传统冷却方式难以满足高功率激光头的散热需求、激光头结构配件多等技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种激光头冷板，设置于激光头上，用于与安装在激光头上的镜片实现换热，所述激光头冷板包括镜片安装基体、盖板和扰流结构，所述盖板、所述扰流结构和所述镜片安装基体一体连接，所述镜片安装基体和所述盖板配合围成冷却介质流动腔，所述镜片安装基体设有冷却介质进口和冷却介质出口，所述扰流结构设置于所述冷却介质流动腔内，所述扰流结构设有多个扰流通道，所述冷却介质进口经所述扰流通道与所述冷却介质出口连通。
[0006]本专利技术所提供的激光头冷板还具有以下附加技术特征：
[0007]所述扰流结构包括沿第一方向并排布置的多个扰流组，所述扰流组沿第二方向延伸，所述第一方向与所述第二方向呈夹角布置，相邻两个所述扰流组之间的间隙形成所述扰流通道，所述扰流组外表面被配置为旋流扰动导向面，使流经所述旋流扰动导向面的冷却介质形成旋流流场。
[0008]相邻两所述扰流组一体连接，每一所述扰流组包括多个沿所述第二方向排布的第
一扰流柱，所述第一扰流柱沿第二方向依次连接而使所述扰流组形成一体结构，所述扰流组的外表面形成所述旋流扰动导向面。
[0009]每一所述扰流组中的第一扰流柱错位连接，以使所述扰流组的外表面形成凹凸面，所述凹凸面形成所述旋流扰动导向面。
[0010]相邻两所述扰流组分隔布置，每一所述扰流组包括多个沿所述第二方向间隔排布的第二扰流柱，所述第二扰流柱的外表面形成所述旋流扰动导向面。
[0011]相邻两个所述扰流组的第二扰流柱交错布置，所述第二扰流柱的外表面呈弧形面，所述弧形面的两相对侧内凹。
[0012]所述盖板包括第一盖板和第二盖板，所述第一盖板和所述镜片安装基体配合形成第一冷却介质流动腔，所述第二盖板和所述镜片安装基体配合形成第二冷却介质流动腔，所述第一冷却介质流动腔内设有第一扰流结构，所述第二冷却介质流动腔内设有第二扰流结构，所述镜片安装基体设有第一冷却介质进口、第一冷却介质出口、第二冷却介质进口和第二冷却介质出口，所述第一冷却介质进口经所述第一扰流结构的扰流通道与所述第一冷却介质出口连通，所述第二冷却介质进口经所述第二扰流结构的扰流通道与所述第二冷却介质出口连通；所述第一冷却介质进口和所述第二冷却介质出口设于所述镜片安装基体的第一侧，所述第二冷却介质进口和所述第一冷却介质出口设于所述镜片安装基体的第二侧，所述第一侧和所述第二侧分别位于所述镜片安装基体的相对的两个端部。
[0013]本专利技术提供了一种激光头冷板制造工艺，用于制备如前所述的激光头冷板，所述制造工艺包括：
[0014]将扰流结构设于镜片安装基体的腔体内，扰流结构和镜片安装基体之间通过第一焊片分隔，盖板盖合镜片安装基体，盖板和扰流结构之间以及盖板和镜片安装基体均通过第二焊片分隔，盖板、第二焊片、扰流结构、第一焊片、镜片安装基体构成预制构件；
[0015]通过夹具将预制构件夹紧固定，然后将预制构件在高温气氛炉中通过预设温度使第一焊片和第二焊片熔融为液态，第一焊片凝固后将扰流结构和镜片安装基体焊接固定，第二焊片凝固后实现扰流结构和盖板焊接固定以及盖板和镜片安装基体焊接固定，进而完成激光头冷板的制备。
[0016]本专利技术还提供了另一种激光头冷板制造工艺，用于制备如权前所述的激光头冷板，所述制造工艺包括：
[0017]将扰流结构成型于镜片安装基体的腔体内，将盖板盖合镜片安装基体，盖板和扰流结构之间以及盖板和镜片安装基体均通过焊片分隔，盖板、焊片、扰流结构、镜片安装基体构成预制构件；
[0018]通过夹具将预制构件夹紧固定，然后将预制构件在高温气氛炉中通过预设温度使焊片熔融为液态，焊片凝固后实现扰流结构和盖板焊接固定以及盖板和镜片安装基体焊接固定，进而完成激光头冷板的制备。
[0019]本专利技术还提供了一种激光头，包括激光头本体、镜片，还包括如前所述的激光头冷板，所述激光头冷板安装于所述激光头本体，所述镜片安装于所述激光头冷板。
[0020]由于采用了上述技术方案，本专利技术至少具有以下技术效果：
[0021]1.本专利技术中，盖板和镜片安装基体配合形成冷却介质流动腔，布置于冷却介质流动腔内的扰流结构设有多个扰流通道，冷却介质进口经扰流通道与冷却介质出口连通，冷
却介质经冷却介质进口进入冷却介质流动腔内后，在扰流结构的作用下分散至多个扰流通道内而形成多个支流，增大了冷却介质与镜片安装基体的接触面积，实现换热面的增大，更快地对安装在镜片安装基体上的镜片进行换热降温，提高降温效果，还可利用扰流通道将冷却介质定向地引导至镜片热密集区所对应的镜片安装基体部位，提高热密集区的散热效率，有效控制镜片温度梯度，改善激光头光束质量，提高泵浦光转换效率，降低由热应力造成晶体损伤的风险，提升系统的安全系数。
[0022]2.相较于传统的螺钉固定、密封圈密封的方式而言，本专利技术中，盖板、扰流结构、镜片安装基体构成一体式结构，便于激光头冷板集成模块化安装，结构简单，易于成型，有助于减少结构配件，使得激光头体积和重量减小，促进激光头的轻量化发展。而且，还可根据激光头实际所需散热面积对扰流流道进行调整，拓宽激光头冷板的应用范围。此外，盖板、扰流结构和镜片安装基体一体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光头冷板，设置于激光头上，用于与安装在激光头上的镜片实现换热，其特征在于，所述激光头冷板包括镜片安装基体、盖板和扰流结构，所述盖板、所述扰流结构和所述镜片安装基体一体连接，所述镜片安装基体和所述盖板配合围成冷却介质流动腔，所述镜片安装基体设有冷却介质进口和冷却介质出口，所述扰流结构设置于所述冷却介质流动腔内，所述扰流结构设有多个扰流通道，所述冷却介质进口经所述扰流通道与所述冷却介质出口连通。2.根据权利要求1所述的激光头冷板，其特征在于，所述扰流结构包括沿第一方向并排布置的多个扰流组，所述扰流组沿第二方向延伸，所述第一方向与所述第二方向呈夹角布置，相邻两个所述扰流组之间的间隙形成所述扰流通道，所述扰流组外表面被配置为旋流扰动导向面，使流经所述旋流扰动导向面的冷却介质形成旋流流场。3.根据权利要求2所述的激光头冷板，其特征在于，相邻两所述扰流组一体连接，每一所述扰流组包括多个沿所述第二方向排布的第一扰流柱，所述第一扰流柱沿第二方向依次连接而使所述扰流组形成一体结构，所述扰流组的外表面形成所述旋流扰动导向面。4.根据权利要求3所述的激光头冷板，其特征在于，每一所述扰流组中的第一扰流柱错位连接，以使所述扰流组的外表面形成凹凸面，所述凹凸面形成所述旋流扰动导向面。5.根据权利要求2所述的激光头冷板，其特征在于，相邻两所述扰流组分隔布置，每一所述扰流组包括多个沿所述第二方向间隔排布的第二扰流柱，所述第二扰流柱的外表面形成所述旋流扰动导向面。6.根据权利要求5所述的激光头冷板，其特征在于，相邻两个所述扰流组的第二扰流柱交错布置，所述第二扰流柱的外表面呈弧形面，所述弧形面的两相对侧内凹。7.根据权利要求1
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6任一项所述的激光头冷板，其特征在于，所述盖板包括第一盖板和第二盖板，所述第一盖板和所述镜片安装基体配合形成第一冷却介质流动腔，所述第二盖板和所述镜片安装基体配合形成第二冷却介质流动腔，所述第一冷却介质流动腔内设有第一扰流结构，所述第二冷却介质...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛满钝，毛春林，陈传明，张永泽，
申请(专利权)人：济南邦德激光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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