[实用新型]一种用于激光拼焊设备的摆动激光头有效

专利信息
申请号: 201020146942.8 申请日: 2010-03-30
公开(公告)号: CN201960268U 公开(公告)日: 2011-09-07
发明(设计)人: 陈清明;黄昭明;刘千军;单树滋;陈在伟;万伟;潘毅 申请(专利权)人: 武汉大族金石凯激光系统有限公司
主分类号: B23K26/08 分类号: B23K26/08
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 430223 湖北省武*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 激光 设备 摆动 激光头
【说明书】:

技术领域

实用新型属于激光加工领域,主要用于提高激光切割和激光焊接的质量,降低设备的成本。

背景技术

在冶金、造船、汽车等国民经济支柱产业中,用激光将比较小的金属板材焊接成比较大的板材或者将比较短的金属板材或带材焊接成比较长的板材或带材是常用的方法,这种生产工艺就被称为激光拼焊。例如,在轧辊将比较厚的板材轧制成比较薄的板材时,为了连续生产,在生产线上广泛用激光将前一卷板材的末端与后一卷板材的前端焊接起来,这种焊接可以使轧制过程按照人们期望的时间一直连续进行,这种生产工艺就被称为在线激光拼焊。

激光焊接有很多优势,例如焊接速度高、焊接质量好、焊接强度高、不需要焊接填充料(例如焊条)等等,因此激光拼焊越来越多地替代或淘汰了传统拼焊工艺。然而,激光焊接对拼接的要求也很高。这主要是因为激光的聚焦光斑小,如果拼接的缝太大或者拼接缝有不平整或不光滑的毛刺等问题,激光焊接过程中就会出现漏光、漏焊、或者气孔等诸多问题,焊接的质量就会受到严重的影响。这些问题可能导致轧制过程中断带而使生产中断,严重地影响生产效率和安全。由此可见,拼接过程对激光拼焊有决定性影响。激光拼焊设备的拼接一般是分几个步骤完成的,先由激光切割、或剪切设备将前一板材的末端 与后一板材的前端切割或剪切好,再由机械手(亦称夹具)将两个端口拼在一起,最终由激光将两个端口拼焊在一起,这样就完成了激光拼焊的过程。可见,有两种组合方式完成激光拼焊,即激光切割与激光焊接组合和机械剪切与激光焊接组合的激光拼焊。由机械剪切同时将前一板材的末端与后一板材的前端剪切好的设备为双刃剪,这种设备技术难度大、价格高昂,国内难以生产。采用激光切割作为拼焊的前处理是比较简单和成本低的重要方法。然而,不管是双刃剪剪切还是激光切割,都必须是将前一板材的末端与后一板材的前端切割或剪切好并且在它们之间留相当大的空隙然后再拼在一起。这不仅是初始焊接的需要,也是在拼焊质量不满足要求的情况下重新焊接的需要。在重新焊接的情况下,必须将原有不合格焊缝附近的区域切掉而不能沿原焊缝切割。可见,如果是激光切割,必须要将板材双边切割。现在常用的方法是让切割头走U字型实现双边切割,实际上切割的是两条平行线,中间的横线是空行程。这种方式需要的机构比较复杂,因为要满足一定的定位和重复定位精度要求,一般是伺服电机配合滚珠丝杠和一套比较复杂的光路系统来完成。这样的机构如果出现问题将严重影响切割质量,切割质量得不到保证,焊接质量也难以满足要求。

实用新型内容

针对原有激光拼焊设备的激光头的弱点,本实用新型的目的是提供一种用于激光拼焊设备的摆动激光头。为了实现上述目的,本实用新型采取的主要措施是:在普通激光头(即不摆动的激光头)的激光传输管道上设置两个轴承,这样激光头可以在一定的角度范围内摆动,因此激光头可以停留以轴承中心为圆心、以焦点到轴承中心的距离为半径的弧线上的任意点上,实际拼焊设备使 用中是将激光头由中点到两边的摆动角度为基准定出三个停留点,数学上标记为0°点、+X°点和-X°点,实际工程上是在±X°处布置两个限位装置(简单的就用两个限位块),让这三个停留点作为光头加工点,这样就形成了能在实际工程上使用的用于激光拼焊设备的摆动激光头。

本实用新型的具体工作过程是:在激光切割或焊接的过程中,先让摆动激光头停在+X°的位置,此时摆动激光头沿着直线轨道运动将前一板材的末端切割好;然后让摆动激光头停留在-X°的位置,此时摆动激光头沿着同一直线轨道运动将后一板材的前端切割好;再让板材夹具将前一板材的末端和后一板材的前端拼接好,拼接好的缝刚好停留在0°的位置,然后让摆动激光头也停留在0°的位置,此时摆动激光头仍然沿着同一直线轨道运动将两端焊接起来,这样就完成了一个完整的切割焊接过程。如果让上述过程循环下去,就实现了长期自动工作。

本实用新型的主要优点是结构简单,性能稳定可靠,并能获得良好的激光切割和焊接质量,同时降低了设备的成本。

本实用新型的其它部分与原有的激光拼焊基本相同。其中激光器一般是高功率激光器,有高功率气体激光器、高功率固体激光器、高功率半导体激光器、高功率光纤激光器等激光器可供选择。

很容易看出,该摆动激光头不仅能用于在线激光拼焊设备,也能用于一般板材激光拼焊设备。

附图说明

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