阅读说明：本技术 一种激光焊接设备及其焊接方法 (Laser welding equipment and welding method thereof ) 是由 颜勇 于 2018-06-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种激光焊接设备及其焊接方法；本发明的激光焊接设备对于对角焊、叠焊等都可运用,由于是手持形式,适用性强,比大多数台式激光焊接机限制低；本发明的手持激光焊接设备使用寿命长,不需要定期更换损耗品,焊接质量可靠、美观、无变形,可实现船用薄钢板焊接,并且激光焊枪通过弯折段的设置可以避免焊枪在使用过程中光缆在枪体后端端部发生弯曲半径过小的弯折,从而降低了光缆在该处发生折断的可能；同时弯折段由呈螺旋形的导向条构成,同时弯折段靠近枪体的一端直径大于远离枪体的一端的直径,使弯折段在弯折时靠近枪体端部的弯曲半径大于远离枪体段的弯曲半径,避免光缆在枪体后端由于自由度较小,在发生弯折时产生折断现象。(The invention discloses a laser welding device and a welding method thereof; the laser welding equipment can be applied to diagonal welding, stitch welding and the like, and is handheld, so that the applicability is strong, and the limitation is lower than that of most desktop laser welding machines; the handheld laser welding equipment has long service life, does not need to replace a worn product periodically, has reliable welding quality, attractive appearance and no deformation, can realize the welding of the marine thin steel plate, and can prevent the optical cable from being bent with an excessively small bending radius at the rear end part of the gun body by arranging the bending section of the laser welding gun in the use process, thereby reducing the possibility of breaking the optical cable at the position; meanwhile, the bending section is composed of a spiral guide strip, the diameter of one end, close to the gun body, of the bending section is larger than that of one end, far away from the gun body, of the bending section, so that the bending radius, close to the end of the gun body, of the bending section is larger than that of the end, far away from the gun body, of the bending section when the bending section is bent, and the phenomenon that the optical cable is broken when the bending occurs due to the fact that the degree of freedom is small at the rear.)

一种激光焊接设备及其焊接方法

技术领域

本发明涉及激光技术，具体是一种激光焊接设备及其焊接方法。

背景技术

激光焊枪是一种高精度焊接工具，相对于普通的焊枪，激光焊枪焊接时焊接精度更高。在对小批量、不规则焊缝进行焊接时需要使用到手持式激光焊枪对工件进行焊接。激光焊枪一般包括枪体，枪体前端设置有激光出口，枪体后端通过光缆连接有激光发生器。光缆在弯曲时若弯曲半径较小光缆会发生折断。在使用过程中手持式激光焊枪一直处在移动状态中，若不小心会使光缆在枪体后端端面上发生弯折现象，严重时会造成光缆折断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光焊接设备及其焊接方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

如图1-3，一种激光焊接设备，包括焊接机柜、激光焊枪和聚焦镜，所述焊接机柜内设有脉冲激光器和主控制电路，所述脉冲激光器与所述主控制电路电连接，所述脉冲激光器与所述激光焊枪通过光纤连接；所述激光焊枪内还设有用于出射引导指示光的瞄准器，所述瞄准器与所述主控制电路电连接；所述瞄准器设置在所述激光焊枪的几何立体中心位置处，且所述瞄准器出射的引导指示光与进入所述激光焊枪的激光束共线出射；所述光纤的一端与所述脉冲激光器连接，另一端与设置在所述激光焊枪尾部中心位置处的入光口连接；所述焊接机柜内还设有恒温除湿装置，所述恒温除湿装置与所述主控制电路电连接；所述焊接机柜的外侧壁上设有人机面板，所述人机面板与所述主控制电路电连接；所述人机面板包括指示灯、按钮和显示屏中的一种或多种；所述焊接机柜内还设有保险电路，所述保险电路电连接在所述主控制电路与所述脉冲激光器之间。

作为本发明的优选方案：所述聚焦镜采用光学准直及聚焦镜头；所述聚焦镜设置在所述激光焊枪内。

作为本发明再进一步的优选方案：所述脉冲激光器出射的脉冲激光的波长范围为800-1100nm，所述脉冲激光的脉宽范围为100fs-240ns，所述脉冲激光的重复频率范围为50Hz-1MHz，所述脉冲激光的单脉冲能量范围为0.3mJ-0.6mJ。

作为本发明再进一步的优选方案：所述激光焊枪包括枪体，枪体前端设置有激光出口，枪体后端设置有光纤连接口；枪体后端设置有用于对光纤进行导向和保护的导向段；导向段套设在光纤外侧并由塑料制成，导向段前端通过螺母固定在枪体后端；在光纤外套设导向段；导向段由塑料一体注塑而成，并分为圆环段、弯折段和与枪体连接的螺母；弯折段由螺旋状的导向条构成并处在螺母和圆环段之间；弯折段靠近枪体的一端的直径大于远离枪体一端的直径；同时导向条截面为等腰梯形；枪体上还设有便于握持的手把，手把上一体设有两个用于夹紧枪体的抱箍，抱箍之间通过螺钉箍紧枪体；同时抱箍与枪体抵触的表面设有放置槽，放置槽内设置有用于增加抱箍和枪体之间摩擦力的橡胶垫；此外手把上设有与手指贴合的凹槽，凹槽的数量为4个。

一种激光焊接方法，包括步骤a：将焊接材料和被焊件放在盛有去离子水的超声波清洗仪中清洗干净，并吹干；步骤b；设置所述手持激光焊接设备的工作参数，并采用所述手持激光焊接设备将所述被焊件与所述焊接材料进行点焊；步骤c；沿着所述被焊件与所述焊接材料的贴合处连续满焊，完成焊接。

作为发明的再进一步的方案，步骤a中可以将所述被焊件和焊接材料表面用冷风吹干或室温自然晾干，使其表面呈现均匀的金属光泽。

作为发明的再进一步的方案，步骤b中点焊的距离应距离被焊件边缘1-5mm，点焊间隔长度应小于25mm，不得有漏焊和超间隔焊接，点焊完成后应检查被焊件与焊接材料贴合出的间隙，间隙范围应为0-0.05mm。

作为发明的再进一步的方案，步骤c中所述手持激光焊接设备的工作参数包括：激光光斑直径：100-500μm；焊接功率为200-600W。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的激光焊接设备对于对角焊、叠焊等都可运用，由于是手持形式，适用性强，比大多数台式激光焊接机限制低，使用起来也不会费劲；本发明的手持激光焊接设备使用寿命长，不需要定期更换损耗品，焊接质量可靠、美观、无变形，可实现船用薄钢板焊接，并且激光焊枪通过弯折段的设置可以避免焊枪在使用过程中光缆在枪体后端端部发生弯曲半径过小的弯折，从而降低了光缆在该处发生折断的可能；同时弯折段由呈螺旋形的导向条构成，同时弯折段靠近枪体的一端直径大于远离枪体的一端的直径，使弯折段在弯折时靠近枪体端部的弯曲半径大于远离枪体段的弯曲半径，避免光缆在枪体后端由于自由度较小，在发生弯折时产生折断现象。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中激光焊***构示意图。

图3为本发明的电路连接框图。

图中1-焊接机柜，2-激光焊枪，3-聚焦镜，4-瞄准器，5-人机面板，6-光纤，7-枪体，8-把手，9-导向段，10-螺母，11-弯折段，12-圆环段，13-螺钉，14-抱箍，15-凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明实施例中，一种激光焊接设备，包括焊接机柜1、激光焊枪2和聚焦镜3，所述焊接机柜1内设有脉冲激光器和主控制电路，所述脉冲激光器与所述主控制电路电连接，所述脉冲激光器与所述激光焊枪2通过光纤10连接，且所述脉冲激光器出射的激光经由所述光纤10进入所述激光焊枪2后穿过所述聚焦镜3到达目标焊接位置；

具体的，通过主控制电路控制所述脉冲激光器出射激光，并经过所述光纤6进入所述激光焊枪2，最终经过所述聚焦镜3聚焦后到达目标焊接位置，结构简单、携带和转移方便，满足实际工况的环境要求；

所述聚焦镜3采用光学准直及聚焦镜头；通过采用光学准直及聚焦镜头可以在所述脉冲激光器出射的激光经由所述光纤10进入所述激光焊枪2后进行聚焦，缩小照射到目标焊接位置处的光斑，提高激光的强度，使得目标焊接位置处的温度快速上升，便于进行焊接，同时，采用光学准直及聚焦镜头可以保证激光保持直线方向传输，保证焊接的精度；

所述聚焦镜3设置在所述激光焊枪2内；通过将所述聚焦镜3设置在所述激光焊枪2内，可以实现激光光路的封闭设计，有效防止激光辐射的泄露，保证激光束的出光安全的同时，提高激光的利用率；

所述脉冲激光器出射的脉冲激光的波长范围为800-1100nm，所述脉冲激光的脉宽范围为100fs-240ns，所述脉冲激光的重复频率范围为50Hz-1MHz，所述脉冲激光的单脉冲能量范围为0.3mJ-0.6mJ；

所述激光焊枪2内还设有用于出射引导指示光的瞄准器4，所述瞄准器4与所述主控制电路5电连接；通过所述瞄准器4出射引导指示光，可以提供焊前指示，精确指引激光束的出射位置，使得激光出出射后准确的到达目标焊接位置，实现精准焊接；

所述瞄准器4设置在所述激光焊枪2的几何立体中心位置处，且所述瞄准器4出射的引导指示光与进入所述激光焊枪2的激光束共线出射；通过将所述瞄准器4设置在所述激光焊枪2的中心位置处，可以使得所述瞄准器4出射的引导指示光与进入所述激光焊枪2的激光束重合，这样所述瞄准器出射的引导指示光到达待焊接部件上的目标焊接位置处即为所述脉冲激光器到达待焊接部件的光斑位置，这样可以实现高精度焊接；

所述光纤6的一端与所述脉冲激光器连接，另一端与设置在所述激光焊枪2尾部中心位置处的入光口连接，这样从所述脉冲激光器出射的激光可以恰好从所述激光焊枪2的中心进入，这样就可以配合所述瞄准器4非常精准的对准目标焊接位置处；

所述焊接机柜1内还设有恒温除湿装置，所述恒温除湿装置与所述主控制电路电连接。通过所述恒温除湿装置可以用于现场室外高/低温及潮湿环境下对所述脉冲激光器及光纤6部分的保护，保证所述脉冲激光器的工作环境，增光光路的稳定性；

所述焊接机柜1的外侧壁上设有人机面板5，所述人机面板5与所述主控制电路电连接；通过所述人机面板5可以检测所述脉冲激光器和恒温除湿装置的上电要求以及异常情况，能保证所述脉冲激光器正常出光，同时也能降低所述脉冲激光器损坏的几率，延长所述脉冲激光器的使用寿命；所述人机面板5包括指示灯、按钮和显示屏中的一种或多种；这里，所述指示灯可以为多个，以显示不同的工作状态，所述按钮也可以为多个，用以向所述主控制电路输入不同的控制信息，所述显示屏可以为触摸屏，用以显示所述脉冲激光器和恒温除湿装置的上电状态以及异常信息，还可以显示所述焊接机柜1内的环境信息等，同时还可以作为输入端输入控制信息，比如，控制所述脉冲激光器启动或停止工作等；

所述焊接机柜1内还设有保险电路，所述保险电路电连接在所述主控制电路与所述脉冲激光器之间；通过所述保险电路可以实现在所述脉冲激光器出现异常时自动断开电源，保证激光的出光安全，防止人为造成的伤害；所述保险电路包括两个保险开关，其中一个所述保险开关设置在所述人机面板5上，另一个所述保险开关设置在所述激光焊枪2的扳机位置处，且两个所述保险开关串联在所述脉冲激光器与所述主控制电路之间，只有当两个所述保险开关闭合时，才能启动所述脉冲激光器，这样可以保证激光的出光安全，防止无意识的操作造成对人体的伤害；

所述激光焊枪2包括枪体7，枪体7前端设置有激光出口，枪体7后端设置有光纤10连接口，激光发生器内产生的激光通过光纤10传输到枪体7内并从枪体7前端的激光出***出对工件进行焊接；枪体7后端设置有用于对光纤10进行导向和保护的导向段9；导向段9套设在光纤10外侧并由塑料制成，导向段9前端通过螺母10固定在枪体7后端；导向段9具有一定的弹性，当光纤10受到不沿轴线方向的拉力时光纤10会与固定点之间发生弯折现象；在光纤10外套设导向段9，当光纤10弯折时会与导向段9抵触，导向段9可以对光纤10提供一个支撑作用；由于导向段9有塑料制成具有较好的弹性，在受力时会发生较为均匀的变形，避免光纤10由于没有支撑而在枪体7后端发生弯曲时弯折半径过小导致光纤10发生折断；

导向段2由塑料一体注塑而成，并分为圆环段12、弯折段11和与枪体7连接的螺母10；弯折段11由螺旋状的导向条构成并处在螺母10和圆环段12之间；圆环段12的设置可以避免螺旋的导向条后端与其他电线或者电缆之内的发生缠绕，影响激光焊枪的使用；弯折段11靠近枪体7的一端的直径大于远离枪体7一端的直径；以避免光纤6在枪体7后端表面发生弯曲半径过小的弯折导致光纤6折断；同时导向条截面为等腰梯形；这样在导向条向一侧发生弯折时导向条的腰和腰之间会发生抵触，避免弯折段11发生进一步的变形，以避免由于弯曲程度过大导致弯折段11发生折断；枪体7上还设有便于握持的手把8，手把8上一体设有两个用于夹紧枪体7的抱箍14，抱箍14之间通过螺钉4箍紧枪体7；同时抱箍14与枪体7抵触的表面设有放置槽，放置槽内设置有用于增加抱箍14和枪体7之间摩擦力的橡胶垫，以进一步防止手把8在枪体7上发生滑动；此外手把8上设有与手指贴合的凹槽15，凹槽15的数量为4个，用以增加握持时的稳定性，避免在使用过程中手指与手把8之间发生滑动，影响焊接精度；

本发明还提供使用本发明焊接设备进行的焊接方法，包括如下步骤：

步骤a：将焊接材料和被焊件放在盛有去离子水的超声波清洗仪中清洗干净，并吹 干；

具体的，可以将所述被焊件和焊接材料表面用冷风吹干或室温自然晾干，使其表面呈现均匀的金属光泽；

步骤b；设置所述手持激光焊接设备的工作参数，并采用所述手持激光焊接设备将 所述被焊件与所述焊接材料进行点焊；

具体的，点焊的距离应距离被焊件边缘1-5mm，点焊间隔长度应小于25mm，不得有漏 焊和超间隔焊接，点焊完成后应检查被焊件与焊接材料贴合出的间隙，间隙范围应为0-0.05mm；

步骤c；沿着所述被焊件与所述焊接材料的贴合处连续满焊，完成焊接；

具体的，所述手持激光焊接设备的工作参数包括：激光光斑直径：100-500μm；焊接功率为200-600W。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。