一种高功率激光头的制作方法

本技术属于激光头散热，具体涉及一种高功率激光头。

背景技术：

1、激光切割是通过激光器输出激光束，再通过激光头内部镜片结构对激光束进行整形。首先把不规则激光束通过准直镜，输出平行激光束，然后再将平行激光束通过聚焦镜，使得激光束聚焦为一点，最后利用聚焦后的高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，汽化蒸发形成孔洞，随着激光束相对材料移照射动，材料上出现连续的孔洞，最终形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割。

2、由于高功率激光束通过内部镜片结构的过程中，激光束会被阻挡一部分，也就是激光光束不会100％通过，因此镜片处会产生热量，而且这些热量如果不能及时带走将会影响切割效果，甚至会直接损坏激光头或者激光器。传统的激光头冷却方式是在外部对激光头的侧壁进行冷却，此种间接通过侧壁对激光头内部镜片进行冷却的方式，冷却效果差，仍然会对切割效果有影响，并且存在激光头损坏的隐患。

3、此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种高功率激光头，是非常有必要的。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述现有激光切割过程中，激光头内部激光束通过镜片时会产生热量，现有的对激光头侧壁冷却的方式，冷却效果差，影响切割效果并损坏激光头的缺陷，本实用新型提供一种高功率激光头，以解决上述技术问题。

2、本实用新型提供一种高功率激光头，包括激光头本体，激光头本体内部设有激光管路；

3、激光管路的内腔设有镜头机构，激光管路的管壁处设置有镜头冷却机构，镜头机构嵌入镜头冷却机构内部；

4、镜头机构包括镜片、镜盒组件以及镜片压盖；

5、镜盒组件包括镜盒壁和镜片容纳腔；

6、镜片嵌入镜片容纳腔内部，并通过镜片压盖与镜盒壁压紧；

7、镜盒壁的内层设置有冷却腔，冷却腔内充有液体工质。镜片与带有冷却腔的镜盒壁直接接触，通过液体工质受热相变的方式将镜片产生的热量传递到镜盒壁外部的镜头冷却机构处。

8、进一步地，镜片呈圆柱状，且镜片轴向沿着激光管路方向设置在镜盒组件的镜片容纳腔内；

9、镜片两端通过镜片压盖与镜盒壁固定。镜盒壁与镜片环周接触，保证了镜片均温性，能够有效防止焦点偏移。

10、进一步地，镜盒壁由外向内依次设置有第一外壁、第一内壁、第二内壁以及第二外壁；

11、第一外壁与镜头冷却机构贴合设置；

12、第一内壁与第二内壁之间形成冷却腔；

13、第二外壁内侧形成镜片容纳腔，并与镜片贴合设置。冷却腔为液体工质汽化后的蒸汽流道。

14、进一步地，镜盒壁的第一外壁处设置有若干平行的肋条。镜片产生的热量使得液体工质汽化，而蒸汽遇冷则在第一内壁肋条处凝结成液体，从而在外部镜头冷却机构的作用下，能够迅速将镜盒多齿壁面肋条处的热量通过热辐射方式，经水冷对流换热带至外界环境。

15、进一步地，镜盒壁沿着激光管路垂直方向的截面包括下部u型面和上部平面；

16、下部u型面和上部平面一体成型；

17、上部平面处设有液体工质注入口，液体工质注入口处设置有堵头。液体工质随着散热过程使用，可能会变少，堵头限制液体工质的挥发，而液体工质注入口可保证液体工质的补充。

18、进一步地，第一外壁在下部u型面的两侧均设置有肋条，形成齿状接触面。肋条形成的齿状接触面便于将汽化后的液态工质再次凝结成液体，并与镜头冷却机构充分接触。

19、进一步地，第二内壁处设置有多孔毛细材质层。在多孔毛细材质层的毛细力作用下，第一外部处肋条形凝结的液体返回到多孔毛细材质层处，形成汽化凝结的循环，保证镜片足够冷却。

20、进一步地，多孔毛细材质层采用铜颗粒状等金属毛细管。

21、进一步地，液体工质采用醇类介质、水、甲醇等与壳体相容，不发生化学反应。

22、进一步地，镜盒组件采用3d激光打印一体件。

23、本实用新型的有益效果在于：

24、本实用新型提供的高功率激光头，通过镜片与带有冷却腔的镜头壁直接接触，并在镜头壁内层设置冷却液，将镜片产生的热量快速传递到镜片冷却结构，保证镜片冷却效果，进而保证切割效果以及激光头的安全。

25、此外，本实用新型设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

26、由此可见，本实用新型与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

技术特征：

1.一种高功率激光头，其特征在于，包括激光头本体，激光头本体内部设有激光管路；

2.如权利要求1所述的高功率激光头，其特征在于，镜片呈圆柱状，且镜片轴向沿着激光管路方向设置在镜盒组件的镜片容纳腔内；

3.如权利要求1所述的高功率激光头，其特征在于，镜盒壁由外向内依次设置有第一外壁、第一内壁、第二内壁以及第二外壁；

4.如权利要求3所述的高功率激光头，其特征在于，镜盒壁的第一外壁处设置有若干平行的肋条。

5.如权利要求4所述的高功率激光头，其特征在于，镜盒壁沿着激光管路垂直方向的截面包括下部u型面和上部平面；

6.如权利要求5所述的高功率激光头，其特征在于，第一外壁在下部u型面的两侧均设置有肋条，形成齿状接触面。

7.如权利要求3所述的高功率激光头，其特征在于，第二内壁处设置有多孔毛细材质层。

8.如权利要求7所述的高功率激光头，其特征在于，多孔毛细材质层采用铜颗粒状毛细管。

9.如权利要求1所述的高功率激光头，其特征在于，液体工质采用醇类介质或水。

10.如权利要求1所述的高功率激光头，其特征在于，镜盒组件采用3d激光打印一体件。

技术总结
本技术提供一种高功率激光头，属于激光头散热技术领域，所述激光头包括激光头本体，激光头本体内部设有激光管路；激光管路的内腔设有镜头机构，激光管路的管壁处设置有镜头冷却机构，镜头机构嵌入镜头冷却机构内部；镜头机构包括镜片、镜盒组件以及镜片压盖；镜盒组件包括镜盒壁和镜片容纳腔；镜片嵌入镜片容纳腔内部，并通过镜片压盖与镜盒壁压紧；镜盒壁的内层设置有冷却腔，冷却腔内充有液体工质。本技术提供的高功率激光头，通过镜片与带有冷却腔的镜头壁直接接触，并在镜头壁内层设置冷却液，将镜片产生的热量快速传递到镜片冷却结构，保证镜片冷却效果，进而保证切割效果以及激光头的安全。

技术研发人员：毛春林,林高令
受保护的技术使用者：济南邦德激光股份有限公司
技术研发日：20230329
技术公布日：2024/1/15