用于空调消音器的焊接装置及焊接方法与流程

本发明实施例涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种用于空调消音器的焊接装置及焊接方法。

背景技术：

目前传统的消音器焊接方式主要采用：将消音器碳钢筒体与消音器紫铜管装配好放在高温炉进行加热，消音器碳钢筒体与消音器紫铜管内放入紫铜焊剂，随着高温炉的加热温度升高，紫铜焊剂熔化使消音器碳钢筒体与消音器紫铜管焊接在一起。这种焊接方式需要100kw以上的高功率高温炉，耗电量巨大，完成一批消音器的焊接时间较长，同时还需要大量紫铜焊剂，综合成本较高。

单激光焊接消音器时，由于紫铜属于高反材料需要高能量密度的聚焦光斑，但高能量密度光斑直径较小，对消音器的焊接位置配合要求极高。焊接过程中容易出现咬边、未熔合等缺陷。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种用于空调消音器的焊接装置及焊接方法，用以解决现有技术中对空调消音器焊接过程中容易出现咬边、未熔合等缺陷。

本发明实施例提供一种用于空调消音器的焊接装置，包括：焊接头和旋转夹具；所述焊接头内设有并列布置的第一激光通道和第二激光通道，所述第二激光通道内设有朝所述第一激光通道方向倾斜的第一反射镜，所述第一激光通道内设有与所述第一反射镜平行布置的第二反射镜；所述旋转夹具设置在所述第一激光通道的出射口的下方，用于夹紧并带动空调消音器旋转。

其中，所述第一激光通道与光纤激光器相连，所述第二激光通道与半导体激光器相连。

其中，所述第一激光通道的激光入射口设有与所述第一激光通道的轴线相垂直的光纤准直镜。

其中，所述第二激光通道的激光入射口设有与所述第二激光通道的轴线相垂直的半导体准直镜。

其中，所述第一激光通道的激光出射口设有与所述第一激光通道的轴线相垂直的聚焦镜。

其中，所述光纤激光器的纤芯为25um-50um；所述半导体激光器的纤芯为600um-800um。

其中，所述第一反射镜朝向所述第一激光通道方向倾斜的角度为40°至50°。

本发明实施例提供一种用于空调消音器的焊接方法，包括：向焊接头的第一激光通道传输第一激光，以及向焊接头的第二激光通道传输第二激光；第一反射镜和第二反射镜对所述第二激光进行反射，以使所述第二激光与所述第一激光同轴、同焦距；第一激光与第二激光的焦点照射至空调消音器的碳钢筒体与紫铜管的连接处，并同时旋转碳钢筒体和紫铜管。

其中，所述第一激光与所述第二激光的焦点照射至碳钢筒体的端部距离紫铜管0.05-0.2mm处。

其中，所述同时旋转碳钢筒体和紫铜管的步骤包括：将空调消音器的碳钢筒体夹紧在旋转夹具上，所述旋转夹具带动所述碳钢筒体和所述紫铜管同时旋转。

本发明实施例提供的用于空调消音器的焊接装置及焊接方法，通过在焊接头内设置并列布置的第一激光通道和第二激光通道，以及在第二激光通道内设置向第一激光通道方向倾斜的第一反射镜，在第一激光通道内设置与第一反射镜平行布置的第二反射镜，使得从第二激光通道内射入的激光经两个镜片的反射后，可以与第一激光通道内射入的激光同轴且等焦距，实现两束激光同时焊接空调消音器的碳钢筒体与紫铜管的连接处，使得碳钢筒体与紫铜管的连接处的焊接质量较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的用于空调消音器的焊接装置的一个优选实施例的结构示意图；

其中，1-焊接头；2-旋转夹具；3-第一反射镜；4-第二反射镜；5-光纤准直镜；6-半导体准直镜；7-聚焦镜；8-光纤激光器；9-半导体激光器；10-碳钢筒体；11-紫铜管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了本发明用于空调消音器的焊接装置的一个优选实施例，如图1所示，该焊接装置包括：焊接头1和旋转夹具2；焊接头1内设有并列布置的第一激光通道和第二激光通道，第二激光通道内设有朝第一激光通道方向倾斜的第一反射镜3，第一激光通道内设有与第一反射镜3平行布置的第二反射镜4；旋转夹具2设置在第一激光通道的出射口的下方，用于夹紧并带动空调消音器旋转；。

具体地，该焊接装置包括焊接头1和旋转夹具2，焊接头1内设有并列布置的第一激光通道和第二激光通道，例如，第一激光通道设置在激光头内靠左的一侧，第二激光通道并列设置在激光头内靠右的一侧，即第一激光通道和第二激光通道一左一右布置，如图1所示；即该焊接头1内设有两个激光通道，可以同时射入两路激光。且第一激光通道具有激光入射口和出射口，第二激光通道具有激光入射口，且第二激光通道的出射口与第一激光通道连通。以及，在第二激光通道内设有朝第一激光通道方向倾斜的第一反射镜3，即，第一反射镜3朝左下方倾斜；以及，在第一激光通道内设有与第一反射镜3平行布置的第二反射镜4，即第二反射镜4也朝左下方倾斜；则从第二激光通道内射入的激光束依次经第一反射镜3和第二反射镜4的反射后，与从第一激光通道内射入的激光束达到同轴且等焦距，即两束激光同时从第一激光通道的出射口射出。

在第一激光通道的出射口的下方设有旋转夹具2，即可将空调消音器夹紧在该旋转夹具2上；例如，该空调消音器包括紫铜管11和套设在紫铜管11外的碳钢筒体10；例如，碳钢筒体10的牌号为q235a和消音器紫铜管11的牌号为t1；例如，将旋转夹具2夹紧空调消音器的碳钢筒体10。当两束激光同时从第一激光通道的出射口射出时，使得两束激光的焦点照射至旋转夹具2上消音器的碳钢筒体10与紫铜管11的连接处；之后，旋转夹具2带动空调消音器旋转，随着空调消音器与两束激光的相对位移，实现碳钢筒体10与紫铜管11的焊接，即实现两种材料的焊接。

在实施例中，通过在焊接头1内设置并列布置的第一激光通道和第二激光通道，以及在第二激光通道内设置向第一激光通道方向倾斜的第一反射镜3，在第一激光通道内设置与第一反射镜3平行布置的第二反射镜4，使得从第二激光通道内射入的激光经两个镜片的反射后，可以与第一激光通道内射入的激光同轴且等焦距，实现两束激光同时焊接空调消音器的碳钢筒体10与紫铜管11的连接处，使得碳钢筒体10与紫铜管11的连接处的焊接质量较好。

具体地，第一激光通道与光纤激光器8相连，第二激光通道与半导体激光器9相连。其中，光纤激光器8是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器8可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出。半导体激光器9又称激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器。由于物质结构上的差异，不同种类产生激光的具体过程比较特殊。例如，光纤激光器8的输出功率为2kw、波长为1080mm，传送光纤的纤芯为25um-50um；例如，半导体激光器9的输出功率为1kw，波长为915nm，传输光纤纤芯为600um-800um；则通过将半导体激光器9输出的激光依次经第一反射镜3和第二反射镜4反射后，与光纤激光器8输出的激光同轴且等焦距；则可同时将半导体激光器9输出的激光和光纤激光器8输出的激光聚集在碳钢筒体10和紫铜管11的连接处，即可以利用半导体激光器9对碳钢筒体10和紫铜管11的连接处进行预热，以增加熔宽，利用光纤激光器8增加对碳钢筒体10和紫铜管11的连接处焊接的深度，即增加熔深，进而使得利用半导体激光器9输出的激光和光纤激光器8输出的激光焊接的碳钢筒体10和紫铜管11连接处的焊接质量较好。

进一步地，第一激光通道的激光入射口设有与第一激光通道的轴线相垂直的光纤准直镜5。即使得从光纤激光器8输出的激光经传输光纤传送至第一激光通道的激光入射口处，并经该光纤准直镜5进行准直，保证激光光束的准直性。以及，第二激光通道的激光入射口设有与第二激光通道的轴线相垂直的半导体准直镜6。即，从半导体激光器9输出的激光经传输光纤传送至第二激光通道的激光入射口处，并经该半导体准直镜6进行准直，保证激光光束的准直性；以使得该激光光束在依次经过第一反射镜3和第二反射镜4时，可以达到与从光纤激光器8输出的激光高度的同轴和等焦距，提高了焊接装置的可靠性和精确性。

进一步地，第一激光通道的激光出射口设有与第一激光通道的轴线相垂直的聚焦镜7。使得光纤激光器8输出的激光经过光纤准直镜5后，经该聚焦镜7聚焦为一个较小的光斑，例如，该光斑的直径为0.15mm；以及，使得半导体激光器9输出的激光经过半导体准直镜6后，再依次经过第一反射镜3和第二反射镜4，达到与从光纤激光器8输出的激光高度的同轴和等焦距后，再经该聚焦镜7聚焦为光斑，例如，该光斑的直径为1.8mm。例如，可以将两束激光在焦点位置焊接碳钢筒体10和紫铜管11的连接处，例如，焊接时两束激光的焦点处于碳钢筒体10的边缘、且位于碳钢筒体10与紫铜管11相连的端部的0.1mm处。

进一步地，第一反射镜3朝向第一激光通道方向倾斜的角度为40°至50°。例如，以第一反射镜3的倾斜角度为45°为例进行说明，相应地第二反射镜4的倾斜角度也为45°，但并不用于限制本发明的保护范围。则半导体激光器9输出的激光经半导体准直镜6后，依次经第一反射镜3和第二反射镜4反射；由于第一反射镜3的倾斜角度为45°，则半导体激光器9输出的激光经第一反射镜3反射后，其方向由竖直向下变为水平向左；由于第二反射镜4的倾斜角度也为45°，则水平向左的激光再经第二反射镜4反射后其方向变为竖直向下，进而使得半导体激光器9输出的激光与光纤激光器8输出的激光在第一激光通道内达到同轴等焦距。当第一反射镜3的倾斜角度和第二反射镜4的倾斜角度为其他值时，其原理与上述原理相同，在此不再赘述。

本发明还提供一种用于空调消音器的焊接装置的焊接方法，包括：向焊接头1的第一激光通道传输第一激光，以及向焊接头1的第二激光通道传输第二激光；第一反射镜3和第二反射镜4对第二激光进行反射，以使第二激光与第一激光同轴、同焦距；第一激光与第二激光的焦点照射至空调消音器的碳钢筒体10与紫铜管11的连接处，并同时旋转碳钢筒体10和紫铜管11。

具体地，例如，向第一激光通道的入射口射入光纤激光器8输出的激光，向第二激光通道的入射口射入半导体激光器9输出的激光，即使得光纤激光器8发出的激光和半导体激光器9发出的激光经传输光纤同时达到焊接头；使得半导体激光器9输出的激光依次经第一反射镜3和第二反射镜4后，与光纤激光器8输出的激光同轴且等焦距。例如，将空调消音器的碳钢筒体10夹紧在旋转夹具2上，使得两束激光的焦点正好照射在碳钢筒体10与紫铜管11的连接处，例如，同轴且等焦距的两束激光经聚焦镜7聚集后照射在碳钢筒体10与紫铜管11的连接处。之后，旋转夹具2带动碳钢筒体10和紫铜管11同时旋转，随着空调效应器与激光的相对移动，实现两种异种材料的焊接，例如，可以在两秒内实现碳钢筒体10和紫铜管11的焊接，提高了空调消音器的焊接质量和焊接效率。

进一步地，第一激光与第二激光的焦点照射至碳钢筒体10的端部距离紫铜管110.05-0.2mm处。例如，将第一激光与第二激光的焦点照射至碳钢筒体10的端部距离紫铜管110.1mm处，则在焊接过程不会造成紫铜管11焊穿或裂缝情况，提高空调消音器的焊接质量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。