半岛综合app官网客户端下载一种自动化激光焊接设备及其焊接方法与流程

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　　本发明涉及激光焊接技术领域，具体为一种自动化激光焊接设备及其焊接方法。

　　现有的不锈钢为了保证在运输过程中，不会对不锈钢表面产生划痕，大多数的生产商会在表面覆保护膜，不锈钢保护膜按照材质分类可分为pvc膜、pe膜以及pet膜。激光焊接技术是一种利用高能量密度的激光束作为热源的一种高精度的焊接方法，主要是通过激光束内含有的大量热能加热工件表面，热量通过热传导，将表面的巨大热能传递到工件内部，使得工件熔化，形成特定的熔池。

　　当利用激光焊接技术来焊接带有保护膜的不锈钢时，如果直接对覆膜不锈钢焊接，激光辐射的高温会使得不锈钢表面的薄膜熔化，然后薄膜会流动到熔池中，这样会使得不锈钢工件的焊缝里面含有部分pvc或者pe材料，容易造成熔滴飞溅以及焊接质量不佳，严重的情况下可能会产生咬边，使得焊接的不锈钢容易产生裂纹，目前采用的去膜方式多是人工手动撕膜，手动撕膜操作难度较大，消耗时间较多，人工成本较大。

　　针对背景技术中提出的现有不锈钢激光焊接头在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种自动化激光焊接设备及其焊接方法，具备自动去膜的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。

　　本发明提供如下技术方案：一种自动化激光焊接设备，包括激光焊接头外壳，所述激光焊接头外壳的内部中空，且激光焊接头外壳的内部一侧固定安装有扩束透镜，所述扩束透镜的另一侧设置有平行光透镜ⅰ，所述平行光透镜ⅰ的远离扩束透镜的一侧固定设置有焊接分束透镜，所述焊接分束透镜的底端固定连接有连接件，所述连接件的底端固定安装有除膜分束透镜，所述除膜分束透镜远离连接件的一端侧面固定安装有反射镜ⅱ，所述反射镜ⅱ远离除膜分束透镜的一侧固定安装在激光焊接头外壳的内部侧壁，所述焊接分束透镜远离连接件的一端设置有反射镜ⅲ，且反射镜ⅲ的另一侧固定安装在激光焊接头外壳的内部侧壁，所述焊接分束透镜远离平行光透镜ⅰ的一侧设置有平行光透镜ⅱ，所述平行光透镜ⅱ远离焊接分束透镜的一侧设置有聚焦透镜ⅰ，所述除膜分束透镜远离平行光透镜ⅰ的一侧设置有平行光透镜ⅲ，所述平行光透镜ⅲ远离除膜分束透镜的一侧设置有聚焦透镜ⅱ，所述聚焦透镜ⅱ远离聚焦透镜ⅱ的一侧设置有保护镜片，所述保护镜片固定安装在激光焊接头外壳远离扩束透镜的一端，所述激光焊接头外壳靠近保护镜片的一端放置有不锈钢板，所述不锈钢板的表面覆有pvc保护膜。

　　优选的，所述连接件靠行光透镜ⅰ的一侧固定连接有反射镜ⅰ，所述反射镜ⅰ由上直角反射镜和下直角反射镜，且上直角反射镜与下直角反射镜可拼接成等腰三角形，，所述上直角反射镜和下直角反射镜的斜边上分别固定安装有反射镜面，且上直角反射镜和下直角反射镜分别与焊接分束透镜和除膜分束透镜固定安装。

　　优选的，所述焊接分束透镜与除膜分束透镜为凹透镜，所述焊接分束透镜与除膜分束透镜的左右两侧的圆弧圆心相同，且焊接分束透镜与除膜分束透镜左右两侧的圆弧半径相等，所述焊接分束透镜与除膜分束透镜从同一凹透镜中分割而成。

　　优选的，所述平行光透镜ⅰ的最上方的激光束为激光束a，所述焊接分束透镜最下方的激光束为激光束b，所述激光束a与激光束b之间的光线分布长度为l，所述除膜分束透镜最上方的激光束为激光束c，所述平行光透镜ⅰ最下方的激光束为激光束d，所述激光束c与激光束d之间的光线分布长度为m，假设不锈钢焊接时需要的温度为t1，pvc膜分解时需要的温度为t2，则l:m＝t1:t2。

　　优选的，所述连接件包括公榫，所述公榫与焊接分束透镜的一侧固定安装，且公榫为直角梯形，所述公榫上固定贯穿有螺钉，所述螺钉共有三根，所述公榫的斜边楔合有母榫，所述母榫为直角梯形，所述螺钉贯穿母榫，将公榫与母榫之间固定连接，且母榫的另一侧与除膜分束透镜固定连接，所述公榫与母榫上开设有螺纹孔用于安装螺钉。

　　优选的，所述反射镜ⅱ包括第一反射板，所述第一反射板的一侧固定安装在除膜分束透镜的一侧，所述第一反射板远离除膜分束透镜的一侧固定安装有第二反射板，所述第一反射板的一侧固定安装有第三反射板，所述第三反射板位于第二反射板的右侧，且第二反射板与第三反射板的侧边紧密贴合，所述第一反射板的下方设置有第四反射板，所述第四反射板远离第一反射板的一侧固定安装激光焊接头外壳的内部侧壁。

　　优选的，所述第三反射板的高度为第二反射板高度的两倍，所述第一反射板、第二反射板、第三反射板与第四反射板相对的面为反射面，所述第四反射板的长度大于第一反射板的长度。

　　s1、带膜的不锈钢板放置在激光设备的工作台上，将需要焊接的区域对准聚焦透镜ⅰ的聚焦点b与聚焦透镜ⅱ的聚焦点c所在的直线、打开激光设备电源；

　　1、本发明通过焊接分束透镜和除膜焊接透镜，将来自平行光透镜ⅰ的平行均匀的光进行分配，使得一大部分的光作用于聚焦透镜ⅰ，用来焊接，另一小部分的激光作用于聚焦透镜ⅱ，用来除膜，高温使得pvc膜分解，形成一条焊接通道，焊接通道两边的pvc膜受到高温会向两边收缩，从而扩大了焊接通道，能够有效地避免pvc熔料流到熔池内部，同时将除膜与焊接同时进行，降低了人工撕膜的成本，节省了时间跟成本。

　　2、本发明通过除膜分束透镜折射的光在聚焦之后能够将pvc膜分解，使得pvc膜分解成气体二氧化碳以及一氧化碳，分解出来的气体可以作为保护气体，增加保护气体的浓度，对保护镜片起到一个防护作用，同时能够避免不锈钢熔料氧化。

　　3、本发明通过连接件以及反射镜来起到一个补偿光能的作用，将由焊接分束透镜和除膜分束透镜分配后剩余的光再利用，通过反射镜ⅰ、反射镜ⅱ、反射镜ⅲ将光线再平均地分配给平行光透镜ⅱ和平行光透镜ⅲ，焊接分束透镜和除膜分束透镜的输出光在传输过程中，存在有一个能量的丢失，而反射镜将剩余的光再分配，补充光能，同时反射镜也起到

　　一个保护连接件的效果，避免剩余的激光中的辐射热能，熔化连接件，影响连接件的连接效果，同时提高了连接件的使用寿命。

　　图2为本发明内部折射光线为本发明内部反射光线为本发明连接件结构示意图；

　　图中：1、激光焊接头外壳；2、扩束透镜；3、平行光透镜ⅰ；4、焊接分束透镜；5、连接件；51、公榫；52、螺钉；53、母榫；6、反射镜ⅰ；7、除膜分束透镜；8、反射镜ⅱ；81、第一反射板；82、第二反射板；83、第三反射板；84、第四反射板；9、反射镜ⅲ；10、平行光透镜ⅱ；11、聚焦透镜ⅰ；12、平行光透镜ⅲ；13、聚焦透镜ⅱ；14、保护镜片；15、不锈钢板；16、pvc保护膜。

　　下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

　　请参阅图1-5，本发明仅为激光焊接设备中激光焊接头部分结构图，一种自动化激光焊接设备，参考图1，包括激光焊接头外壳1，激光焊接头外壳1的内部中空，且激光焊接头外壳1的内部一侧固定安装有扩束透镜2，扩束透镜2的一侧为激光源，激光源传来的激光经过扩束透镜2进行扩束，扩束透镜2的另一侧设置有平行光透镜ⅰ3，平行光透镜ⅰ3能够将来自扩束透镜2的激光束整合成平行的输出激光束，使得来自平行光透镜ⅰ3处输出的激光束均匀分布，使得用于焊接的激光束和除膜的激光束能够被均匀分配，平行光透镜ⅰ3的远离扩束透镜2的一侧固定设置有焊接分束透镜4，焊接分束透镜4的底端固定连接有连接件5，连接件5的底端固定安装有除膜分束透镜7，除膜分束透镜7远离连接件5的一端侧面固定安装有反射镜ⅱ8，反射镜ⅱ8远离除膜分束透镜7的一侧固定安装在激光焊接头外壳1的内部侧壁，焊接分束透镜4远离连接件5的一端设置有反射镜ⅲ9，反射镜ⅲ9靠近焊接分束透镜4的一侧是反射镜面，且反射镜ⅲ9的另一侧固定安装在激光焊接头外壳1的内部侧壁，焊接分束透镜4远离平行光透镜ⅰ3的一侧设置有平行光透镜ⅱ10，平行光透镜ⅱ10远离焊接分束透镜4的一侧设置有聚焦透镜ⅰ11，除膜分束透镜7远离平行光透镜ⅰ3的一侧设置有平行光透镜ⅲ12，平行光透镜ⅲ12远离除膜分束透镜7的一侧设置有聚焦透镜ⅱ13，聚焦透镜ⅱ13远离聚焦透镜ⅱ13的一侧设置有保护镜片14，保护镜片14固定安装在激光焊接头外壳1远离扩束透镜2的一端，激光焊接头外壳1靠近保护镜片14的一端放置有不锈钢板15，不锈钢板15放置在激光焊接设备的工作台上，不锈钢板15的表面覆有pvc保护膜16。

　　其中，连接件5靠行光透镜ⅰ3的一侧固定连接有反射镜ⅰ6，反射镜ⅰ6由上直角反射镜和下直角反射镜，且上直角反射镜与下直角反射镜可拼接成等腰三角形，，上直角反射镜和下直角反射镜的斜边上分别固定安装有反射镜面，且上直角反射镜和下直角反射镜

　　分别与焊接分束透镜4和除膜分束透镜7固定安装，参考图3，在图3中虚线为法线，带箭头的实线代表光线处的平行光经过反射镜ⅰ6，然后发生反射，靠近焊接分束透镜4的反射镜面将激光反射至焊接分束透镜4中，然后经由焊接分束透镜4折射到反射镜ⅲ9上，反射镜ⅲ9再将光束反射到焊接分束透镜4上，再次发生折射，经过焊接分束透镜4的再一次折射后，激光束被折射到平行光透镜ⅱ10上，图中上直角反射镜的最上方的激光束为e，上直角反射镜最下方的激光束为f，激光束e与激光束f为上直角反射镜所有反射光束的边界光束，由平行光透镜ⅰ3经过上直角反射镜反射、焊接分束透镜4折射、反射镜ⅲ9反射之后的光束在平行光透镜ⅱ10上的光线分布范围在激光束e和激光束f之间而经过下直角反射镜反射之后的激光束进入除膜分束透镜7之后，会发生折射，折射出的光束经过反射镜ⅱ8的反射之后，会发射到平行光透镜ⅲ12上，图中下直角反射镜最上方的激光束为g，最下方的激光束为h，激光束g和激光束h为下直角反射镜所有反射光束的边界光束，经过反射、折射之后的激光束在平行光透镜ⅲ12上的分布范围还在激光束g和激光束h之间。

　　其中，焊接分束透镜4与除膜分束透镜7为凹透镜，焊接分束透镜4与除膜分束透镜7的左右两侧的圆弧圆心相同，且焊接分束透镜4与除膜分束透镜7左右两侧的圆弧半径相等，焊接分束透镜4与除膜分束透镜7从同一凹透镜中分割而成，参考图2，焊接分束透镜4与除膜分束透镜7的原点在同一点o，焊接分束透镜4与除膜分束透镜7的焦点也在同一点f，图中虚线为折射后的激光束与焦点的延伸线，带箭头的实现代表激光束的光线处均匀平行的激光束分别被焊接分束透镜4与除膜分束透镜7折射到平行光透镜ⅱ10与平行光透镜ⅲ12上，大部分被焊接分束透镜4折射到平行光透镜ⅱ10上，平行光透镜ⅱ10处激光束会被聚焦透镜ⅰ11聚焦后用于焊接不锈钢板，而小部分被除膜分束透镜7折射到平行光透镜ⅲ12上，平行光透镜ⅲ12处的激光束经由聚焦透镜ⅱ13的聚焦之后会被用于除膜。

　　其中，参考图2，平行光透镜ⅰ3的最上方的激光束为激光束a，焊接分束透镜4最下方的激光束为激光束b，激光束a与激光束b之间的光线分布长度为l，除膜分束透镜7最上方的激光束为激光束c，平行光透镜ⅰ3最下方的激光束为激光束d，激光束c与激光束d之间的光线分布长度为m，假设不锈钢焊接时需要的温度为t1，pvc膜分解时需要的温度为t2，则l:m＝t1:t2，l区的激光束用于不锈钢的焊接，而m区的激光束用于pvc膜的分解，m区的激光束经过聚焦透镜ⅱ13聚焦与一点c，聚焦点c贴合在pvc保护膜16上，m区的激光束对pvc膜进行加热，使得pvc膜分解，分解为二氧化碳和一氧化碳等气体，产生的二氧化碳和一氧化碳用作保护气体，保护后面的焊接，避免熔池内部的不锈钢熔料氧化，形成一条通道，该通道的两侧的pvc膜受到m区激光束的余热影响，向通道两边的外侧蜷缩，增大通道的范围，l区的激光束经过聚焦透镜ⅰ11聚焦于一点b，聚焦点b贴合在不锈钢板15上，l区的激光在除膜后对不锈钢进行焊接，降低了除膜的难度，同时减少了人工手动撕膜的成本费。

　　其中，参考图4，连接件5包括公榫51，公榫51与焊接分束透镜4的一侧固定安装，且公榫51为直角梯形，公榫51上固定贯穿有螺钉52，螺钉52共有三根，公榫51的斜边楔合有母榫53，母榫53为直角梯形，螺钉52贯穿母榫53，将公榫51与母榫53之间固定连接，且母榫53的另一侧与除膜分束透镜7固定连接，公榫51与母榫53上开设有螺纹孔用于安装螺钉52。

　　其中，参考图5，反射镜ⅱ8包括第一反射板81，第一反射板81的一侧固定安装在除膜分束透镜7的一侧，第一反射板81远离除膜分束透镜7的一侧固定安装有第二反射板82，

　　第一反射板81的一侧固定安装有第三反射板83，第三反射板83位于第二反射板82的右侧，且第二反射板82与第三反射板83的侧边紧密贴合，第一反射板81的下方设置有第四反射板84，第四反射板84远离第一反射板81的一侧固定安装激光焊接头外壳1的内部侧壁，第三反射板83的高度为第二反射板82高度的两倍，第一反射板81、第二反射板82、第三反射板83与第四反射板84相对的面为反射面，第四反射板84的长度大于第一反射板81的长度，图5中虚线为法线，带箭头实线为激光束，经过除膜分束透镜7折射的激光束g和激光束h接触第四反射板84之后，会发生反射，反射到第一反射板81上，激光束g与激光束h之间会在第一反射板81形成第一光线分布区，第一光线分布区的长度小于第一反射板81上的反射面的长度，激光束g和激光束h再次接触第四反射板84反射到第二反射板82，激光束g与激光束h之间会在第二反射板82形成第二光线分布区，第二光线分布区长度小于第二反射板82的反射面长度，激光束g与激光束h第三次接触第四反射板84后，会和第三反射板83接触，然后形成第三光线分布区，激光束h在接触第三反射板83一次后直接经由第四反射板84反射到平行光透镜ⅲ12上，但是激光束g会在第四反射板84反射后再次回到第三反射板83上，然后与第三反射板83上反射的激光束h之间形成第四光线分布区，第三光线分布区长度与第四光线分布区长度的总和小于第三反射板83反射面的长度。

　　s1、带膜的不锈钢板15放置在激光设备的工作台上，将需要焊接的区域对准聚焦透镜ⅰ11的聚焦点b与聚焦透镜ⅱ13的聚焦点c所在的直线、打开激光设备电源；

　　s4、聚焦透镜ⅰ11所投射的l区激光束对除膜后的不锈钢板15进行焊接。

　　将带膜的不锈钢钢板放置在激光设备的工作台上，将需要焊接的区域对准聚焦点b与聚焦点c所在的直线，然后打开激光设备电源，激光源将激光传给扩束透镜2，扩束透镜2对激光源进行扩束，然后再利用平行光透镜ⅰ3对光线整合成平行均匀的光束，通过焊接分束透镜4和除膜分束透镜7对来自平行光透镜ⅰ3的平行光束进行分配，然后经过焊接分束透镜4和除膜分束透镜7将光线，大部分被焊接分束透镜4折射到平行光透镜ⅱ10上，平行光透镜ⅱ10处激光束会被聚焦透镜ⅰ11聚焦后用于焊接不锈钢板，小部分被除膜分束透镜7折射到平行光透镜ⅲ12上，平行光透镜ⅲ12处的激光束经由聚焦透镜ⅱ13的聚焦之后会被用于除膜，高温使得pvc膜被分解，沿着要焊接的区域形成一条焊接通道，通道两侧的pvc膜受到高温影响会发生收缩，增大焊接通道的宽度，然后平行光透镜ⅱ10处的激光束对不锈钢板进行焊接。

　　光线处的平行光经过反射镜ⅰ6，然后发生反射，靠近焊接分束透镜4的反射镜面将激光反射至焊接分束透镜4中，然后经由焊接分束透镜4折射到反射镜ⅲ9上，反射镜ⅲ9再将光束反射到焊接分束透镜4上，再次发生折射，经过焊接分束透镜4的再一次折射后，激光束被折射到平行光透镜ⅱ10上，上直角反射镜的最上方的激光束为e，上直角反射镜最下方的激光束为f，激光束e与激光束f为上直角反射镜所有反射光束的边界光束，由平行光透镜ⅰ3经过上直角反射镜反射、焊接分束透镜4折射、反射镜ⅲ9反射之后

　　的光束在平行光透镜ⅱ10上的光线分布范围在激光束e和激光束f之间，而经过下直角反射镜反射之后的激光束进入除膜分束透镜7之后，会发生折射，折射出的光束经过反射镜ⅱ8的反射之后，会发射到平行光透镜ⅲ12上，下直角反射镜最上方的激光束为g，最下方的激光束为h，激光束g和激光束h为下直角反射镜所有反射光束的边界光束，经过反射、折射之后的激光束在平行光透镜ⅲ12上的分布范围在激光束g和激光束h之间。

　　连接方式：将焊接分束透镜4和除膜分束透镜7之间按照公榫51和母榫53楔合的方向放置，将螺钉52与母榫53之间的螺纹孔对准，然后将螺钉52旋转进螺纹孔中，使得焊接分束透镜4与除膜分束透镜7固定。

　　需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

　　尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。半岛综合app官网客户端下载半岛综合app官网客户端下载半岛综合app官网客户端下载