[发明专利]一种激光装置

说明书

本发明公开了一种激光装置，其特征在于，所述装置包括单纤芯光纤和用于对来自单纤芯光纤的出射光进行聚光以实现匙孔型和/或热传导型的混合焊接的镜筒，所述镜筒内部与单纤芯光纤在同一光轴上依次设置有柱面镜、准直透镜及聚光透镜，所述柱面镜设置在所述镜筒内且位于光纤出口与准直透镜之间，所述柱面镜比聚光透镜的焦点距离长，并且所述柱面镜的中空直径设置在所述光纤射出的光束内。本发明还具有能够灵活地应对各公司光纤激光器，也能够进行单模传送，并在高耐力下利用简单的单纤芯光纤实现匙孔型和热传导型的混合焊接方式等特点。

【技术领域】

本发明涉及激光加工领域，特别涉及用于进行激光焊接等加工的激光装置及加工方法。

【背景技术】

在高硅钢板的制造、或变压器、电动机等铁芯的制造中，焊接的部分在低温下容易产生裂纹等不良现象。含有硅的钢板具有优异的软磁特性，因此常常被用作电力转换器或电动机的铁心。在这种软磁材料中，随着硅含量的增加，铁损特性良好，并且磁致伸缩接近于零，因此磁导率也进一步得到提高，是非常好的新磁性材料。近年来，软磁材料作为一种以节能为目的、铁损值低、且能满足电器各种磁特性需求的新型磁性材料。但是，当硅浓度超过4.3wt％时，室温下如果采用现有的焊接技术，则会导致在焊接时发生变形，焊接部在低温下容易产生裂纹。

另一方面，焊接时常常实施预热、后热的方法防止裂纹的产生，为了在高温下进行后热，需要专用的后热装置，后热会导致热失真，如果在产品加工的焊接中应用这种方法的话，尺寸精度会变差，产品特性也会劣化。

【发明内容】

综上所述，本发明为了解决上述问题，其目的在于提供一种能够灵活地应用于各类激光器，并可在高耐力下使用的一种激光装置。

为了解决所述技术问题，本发明提供对于利用准直透镜和聚光透镜对从光纤射出的激光进行成像的激光焊接头，在准直透镜之前(或者之后或者聚焦镜之后)插入焦距较长的中空的凸柱面镜或凹柱面镜，中空部分通过光纤中心附近的光束，经过焊接头准直聚焦后得到高功率密度光斑。另一方面，偏离光纤中心较远的光束，透过焦距很长的凸柱面镜/凹柱面镜，焦点位置发生了变化，与中空部分通过的光束的焦点发生了偏离，在焊接平面上得到相互重叠的，一个圆形的高功率密度光斑，一个长条状的低功率密度光斑。高功率密度光斑小，可以实现匙孔焊接。

在上述技术方案中，光纤中心附近的光束无损地通过了在准直透镜前面或者后面或者聚焦镜后面的柱面镜的空间部分，不受影响地聚焦于工件表面，其他通过柱面镜曲面部分的光束，因为柱面镜的曲面，单个方向改变了其沿光轴传输的光束的角度，光束聚焦后，其单个方向的焦点位置相对于中心光束的焦点位置发生了偏移，或者前移或者后移，所以在工件表面得到了两个光斑，一个高功率密度光斑，另一个低功率密度光斑。新方法能够防止焊接裂纹的发生，因此可以提高品质和成品率。

另外，通过改变光纤出射端与柱面镜的距离、柱面镜与聚焦镜之间的距离，还能够调整高功率密度光斑和低功率密度光斑的功率比率。

另外，因为能够简单地更换不同空洞尺寸的柱面镜，所以能够大幅改变过程条件幅度，能够简单且高质量地进行各种形状、材质的焊接。

另外，通过改变柱面镜的位置，使得柱面镜的光轴与原光轴偏离，所以能够调整高功率密度光斑和低功率密度光斑相对位置，能够细微地改变过程条件，进一步提高焊接质量。

再者，通过采用柱面中间部分是平面的平顶柱面镜代替柱面镜，能够进一步提高激光耐力。

【附图说明】

图1本实施方式的激光装置的整体结构图；1(a)为侧视图，1(b)为上视图；

图2是第1实施方式的激光光源的基本结构图。2(a)是凸型柱面镜的镜筒图侧视图，2(b)是凸型柱面镜的镜筒图俯视图，2(c)是凹型柱面镜的镜筒图侧视图；