[实用新型]一种大功率真空激光焊接透射镜片防护装置及焊接系统

说明书

本实用新型公开了一种大功率真空激光焊接透射镜片防护装置及焊接系统，所述防护装置包括窗口组件，所述窗口组件包括防护装置主体，所述防护装置主体与真空室的顶壁连接，所述防护装置主体的中心开设有倒圆锥台形的透射通孔，所述透射通孔的上部用于安装激光透射镜片，所述防护装置主体上在透射通孔的两侧分别设置有进气通孔和抽气通孔，所述进气通孔设置在抽气通孔上方，所述进气通孔和抽气通孔均设置在激光透射镜片下方，所述进气通孔一端与气瓶连接，另一端与透射通孔连通，所述抽气通孔一端与抽气泵连接，另一端与透射通孔连通。本实用新型解决了现有真空激光焊接设备进行大功率焊接时金属蒸汽和焊接烟尘污染激光透射镜片的问题。

技术领域

本实用新型涉及真空激光焊接技术领域，具体涉及一种大功率真空激光焊接透射镜片防护装置及焊接系统。

背景技术

在核能设备、大型船舰及大科学装置的大型构件中，厚板的焊接效率和焊接质量一直是人们普遍关注的重要问题，而大功率激光焊接具有能量密度高、焊接效率快、自动化程度高等优点，成为国内外众多学者和工程人员研究和应用的热点。然而研究发现，当激光功率增大至一定程度，由于焊接熔池的液体金属在激光作用下强烈蒸发而产生的等离子体和金属蒸汽对激光产生了吸收、散射和折射作用，使激光能量降低并且作用位置不稳定，焊缝熔深不再随激光功率线性增加，焊缝形貌质量较差。

近年来，真空激光焊接由于其出色的焊接质量、极强的穿透能力及良好的材料适应性正引起越来越广泛的关注，但真空环境焊接产生的金属蒸汽和焊接烟尘附着在激光透射镜片的表面，对激光透射镜片造成严重污染，使得焊接质量的一致性无法保证，甚至还会导致激光透射镜片发生炸裂，损害焊接设备；并且随着激光功率的增大，这种现象越来越严重，也限制了真空激光焊接在大厚构件焊接领域的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大功率真空激光焊接透射镜片防护装置，解决现有真空激光焊接设备进行大功率焊接时金属蒸汽和焊接烟尘污染激光透射镜片的问题。

此外，本实用新型还提供基于上述防护装置的焊接系统。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种大功率真空激光焊接透射镜片防护装置，包括窗口组件，所述窗口组件设置在真空室的顶壁，激光焊接头发出的激光束通过窗口组件透射到真空室内的焊接工作台上的工件上，所述窗口组件包括防护装置主体，所述防护装置主体与真空室的顶壁连接，所述防护装置主体的中心开设有倒圆锥台形的透射通孔，所述透射通孔的上部用于安装激光透射镜片，所述防护装置主体上在透射通孔的两侧分别设置有进气通孔和抽气通孔，所述进气通孔设置在抽气通孔上方，所述进气通孔和抽气通孔均设置在激光透射镜片下方，所述进气通孔一端与气瓶连接，另一端与透射通孔连通，所述抽气通孔一端与抽气泵连接，另一端与透射通孔连通。

本实用新型所述倒圆锥台形的透射通孔具体是指透射通孔的内径自下而上呈逐渐增大的趋势，所述气瓶呢存储有惰性气体，所述惰性气体可以是氩气、氦气或氮气。

本实用新型所述进气通孔、抽气通孔、气瓶和抽气泵之间构成抽气系统，该抽气系统在透射通孔内上部进气，下部出气，即采用由上方进气通孔向真空室吹入一定量的惰性气体并由下方抽气通孔抽出，在透射通孔内形成向下的气流，该气流与焊接时形成的金属蒸汽和焊接烟尘流向相反，即抽气系形成了与金属蒸汽和焊接烟尘同轴逆流向的气流，并配合倒圆锥台形的透射通孔(倒圆锥台形透射通孔可将大量金属蒸汽和焊接烟尘排除在外，有效保护激光透射镜片被污染)可以有效压制金属蒸汽和焊接烟尘，避免激光透射镜片受到污染(具体地，倒圆锥台形的透射通孔一方面可以减少金属蒸汽和焊接烟尘接触到激光透射镜片，另一方面，对于由上方进通孔向真空室吹入的惰性保护气体起到一定的机械压缩作用，在气源压力不变的情况下，倒圆锥台形通孔直径变小，使保护气流具有更大的冲击力，可以更好地压制金属蒸汽和焊接烟尘)，从而可以增大激光功率，获得熔深极深深宽比极大的高质量焊缝，扩大了真空激光焊接的应用范围。