[实用新型]一种同轴焊接光路结构

说明书

本实用新型提出了一种同轴焊接光路结构，其包括用于发射激光光束的激光器和沿激光光束传播方向依次设置的准直透镜组G1、反射镜R1、凹面锥透镜L1、凸面锥透镜L2、反射镜R2、聚焦透镜组G2，激光光束能够通过准直透镜组G1形成平行光束，通过反射镜R1改变光束角度，当激光光束通过凹面锥镜L1与凸面锥镜L2后能够改变其光路并形成环形光束，且凹面锥镜L1与凸面锥镜L2之间的距离能够进行调节。本实用新型能将圆形光束改变为环形光束，采用一种基于环形光斑的光丝同轴送丝焊接的方法可以避免旁轴送丝焊接存在的一些问题，光丝同轴焊接工艺可以保证焊丝的稳定熔化，节省圆形激光束焦点定位的时间。

技术领域

本实用新型属于焊接光路技术领域，尤其涉及一种同轴焊接光路结构。

背景技术

激光填丝焊接技术是一种采用填充焊丝的激光焊接技术，不仅保持了激光焊接的优势，如热输入小，能量集中等特点，并且提高了间隙适应性，改善了焊缝表面的成型，提高了接头的机械性能。该工艺与“扫描”工艺的区别在于，聚焦激光光斑不是直接在工件表面，而是在焊丝和焊丝上，金属在进入待焊接的两个工件之前熔化。激光填丝焊接技术可以用于间隙较大的厚板，还可以通过改变焊丝的化学成分，达到抑制焊后缺陷的效果。

现在的激光填丝焊接技术一般为旁轴送丝，焊丝的填入使得焊接的激光工业更为复杂，焊丝可以从激光前方送入也可从激光后方送入，并与激光成一定的角度，焊丝的直线度以及送丝速度对于焊接过程的稳定性至关重要，旁轴送丝焊接过程中，由于焊丝的融化，光-丝-母材之间相互作用的过程处于不稳定的波动状态，影响焊缝成型质量的稳定性，此外，旁轴送丝焊接需要激光头与焊枪的配合，对于复杂焊接结构而言，旁轴送丝焊接过程中激光焊接头与焊枪会与焊件存在位置干涉问题，导致难以应用于复杂结构、大厚度结构的焊接。

因此，现在亟需一种同轴焊接光路结构。

实用新型内容

本实用新型提出一种同轴焊接光路结构，解决了由于焊丝的融化，光-丝-母材之间相互作用的过程处于不稳定的波动状态，影响焊缝成型质量的稳定性，此外，旁轴送丝焊接需要激光头与焊枪的配合，对于复杂焊接结构而言，旁轴送丝焊接过程中激光焊接头与焊枪会与焊件存在位置干涉问题，导致难以应用于复杂结构、大厚度结构的焊接的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种同轴焊接光路结构，包括用于发射激光光束的激光器和沿激光光束传播方向依次设置的准直透镜组G1、反射镜R1、凹面锥透镜L1、凸面锥透镜L2、反射镜R2、聚焦透镜组G2，激光光束能够通过准直透镜组G1形成平行光束，通过反射镜R1改变光束角度，当激光光束通过凹面锥镜L1与凸面锥镜L2后能够改变其光路并形成环形光束，且凹面锥镜L1与凸面锥镜L2之间的距离能够进行调节，以用于放大/缩小环形光束的内径/外径，环形光束通过反射镜R2反射并通过聚焦透镜组G2聚焦产生焊点，反射镜R2与聚焦透镜组G2的中心处均开设有用于安装同轴送丝结构的预留孔。

作为一优选的实施方式，准直透镜组G1可以为球面透镜或者非球面透镜，且其焦距范围为30mm-200mm。

作为一优选的实施方式，凹面锥镜L1与凸面锥镜L2之间能够调节的距离范围为5-50mm。

作为一优选的实施方式，反射镜R2上的预留孔孔径小于环形光束的内径。

作为一优选的实施方式，聚焦镜组G2上的预留孔孔径小于环形光束内径，且聚焦镜组G2的焦距范围为100-400mm。

作为一优选的实施方式，准直透镜组G1采用单片球面镜片，单片球面镜片的前后两侧曲率半径分别为分别为R1＝91.1mm和R2＝∞，单片球面镜片的中心厚度为d1＝4.5mm，单片球面镜片与反射镜R1的距离为d2＝20mm，反射镜R1与凹面锥镜L1的距离为d3＝20mm，凹面锥镜L1与凸面锥镜L2的中心距离为d4＝20mm，凸面锥镜L2与反射镜R2的中心距离为d5＝40mm。