[发明专利]一种焊接激光头装置及加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁阀激光焊接激光头装置及加工方法，属于电磁阀焊接领域。

背景技术

在制冷技术领域，电磁阀一般用于控制流体的通断切换，常用的电磁阀如图1包括线圈总成3、阀芯部件5、活塞部件6和主阀体7，其中阀芯部件包括阀座4、一端与阀体固定连接的套管2、位于套管内并且固定在套管的另一端的上封头1、可在套管内自由滑动的并通过芯铁弹簧与上封头连接的芯铁。电磁阀在系统中运行时，制冷剂是充满套管的，所以套管分别与阀座和上封头之间通过其部件的连接需使用焊接加工。电磁阀工作时需承受一定压力，因此对其焊缝强度有较高要求。焊接的种类有电焊、气焊、钎焊、热熔焊、激光焊等。激光焊接是一种先进的焊接技术，它是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密的焊接方法。激光焊接时，激光通过聚焦元件被聚焦于工件表面，而激光的聚焦特性直接影响到激光焊接的效果。

实际生产中，电磁阀体部件焊接接头存在一定间隙，或者装配精度不高。为确保批量生产的产品合格率，焊缝截面需达到一定的宽度，同时焊缝熔深需满足工艺要求。

一般使用单焦点激光焊接，激光束呈高斯分布，由于瞬间高能量作用于材料表面，材料汽化产生匙孔，焊缝截面一般呈钉子形，焊缝有较大的深宽比，难以满足焊缝的宽度要求，如图2所示。

随着大功率激光器技术的发展，激光深熔焊技术已经开始大量地应用于汽车、造船、核电站结构件、航空航天等领域。但是由于激光本身的聚焦特点，光斑较细，这对焊缝的工件间隙提出了很高的要求。实际工业生产中，焊缝由于加工、装配精度等原因，往往会有一定间隙。针对这一问题双焦点激光焊接工艺被开发出来，以提高激光焊接对装配精度的适应性及焊接过程的稳定性、改善焊缝质量，从而获得较好的激光焊接效果。

由于单焦点激光焊接，激光束呈高斯分布，由于瞬间高能量作用于材料表面，材料汽化产生匙孔，焊缝截面一般呈钉子形，焊缝有较大的深宽比，难以满足焊缝的宽度要求，本发明的目的是：1、针对单焦点激光焊接，激光束呈高斯分布，焊缝截面呈钉子形，焊缝有较大的深宽比，难以满足焊缝的宽度要求的缺点利用双焦点激光焊接满足深度的同时减小焊缝深宽比，增大焊缝宽度、改善焊缝质量；2、针对单焦点激光焊接对电磁阀装配精度要求高的缺点利用双焦点激光焊接提高激光焊接对装配精度的适应性；3、针对单焦点激光焊接稳定性较差的缺点利用双焦点激光焊接提高激光焊接稳定性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种焊接激光头装置及加工方法。

一种焊接激光头装置，包括如下部分：

包括光路腔体，所述光路腔体上部设置有激光入射孔，所述光路腔体的底部设置有激光出射孔：所述光路腔体的内部设置有半反射镜(2)、全反射射镜(4)和聚焦镜(7)；所述光路腔体上部激光器发射的激光束通过激光入射孔入射到光路腔体内，经半反射镜(2)分成水平激光束(3)和垂直激光束(5)，垂直激光束(5)垂直入射至聚焦镜(7)将激光束聚焦成激光焦点(8)，水平激光束(3)经全反射射镜(4)反射成垂直激光束(6)，垂直激光束(6)垂直入射至聚焦镜(7)将激光束聚焦成激光焦点(9)。

优选地，所述激光发射器可为气体激光器、固体激光器、半导体激光器、光纤激光器。

优选地，所述半反射镜的反射面、所述全反射镜的反射面相互平行。

优选地，所述半反射镜的反射面、所述全反射镜的反射面与水平面的夹角均为大于0°且小于90°。

优选地，所述光路腔体下部设置有用于激光束聚焦的聚光透镜。

优选地，所述聚光透镜可为双凸透镜、平凸透镜、凹凸透镜。

一种焊接激光头加工方法，实现的过程如下：

步骤1：将阀座和套管通过压装成阀座组件，安装在夹具上夹紧固定，并且所述夹具能够随着电机的转动而转动；

步骤2：将激光焊接头安装在阀座的上方，焊接时，焦距对准所述套管与所述阀座结合部位的内壁部位，激光头中心线与阀座中心线形成一定角度α；

步骤3：开启激光焊接装置，同时电机转动，转动一圈或若干圈后焊接完成，阀座与套管紧密连接形成完整的环形焊缝，完成所述电磁阀的阀座组件的焊接。

优选的，所述夹具的转动中心与阀座和套管的中心线重合，所述阀座组件在焊接时随着夹具的转动而转动形成的完整的环形焊缝。

优选的，所述激光头中心线与所述阀座中心线形成的角度α设定在40°～70°之间，包括40°和70°