[發明專利]一種用于異種金屬材料的超聲輔助激光焊接裝置及方法

有效

• 申請號: 201611244568.3
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106914700B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 孫超;楊斌;郝長嶺;羅輝;馮萃峰
• 申請（專利權）人: 中國航天時代電子公司
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/70;B23K26/323
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 任林沖

1.一種用于異種金屬材料的超聲輔助激光焊接方法，采用用于異種金屬材料的超聲輔助激光焊接裝置，包括基座、第一頂具、第二頂具、步進電機、壓電陶瓷和超聲激振器，在基座上開有同軸的第一通孔和第二通孔，第一頂具置于第一通孔中，步進電機的軸與第一頂具固連，第二頂具置于第二通孔中，異種金屬焊件置于第一頂具與第二頂具之間，壓電陶瓷置于第二頂具與異種金屬焊件之間，與異種金屬焊件間接觸的壓電陶瓷面上設置有匹配層，第二頂具可以軸向移動，實現對異種金屬焊件壓力的調整，第二頂具中心位置為通孔結構，超聲能量傳輸線穿過第二頂具通孔結構，實現超聲激振器與壓電陶瓷的電連接，

步進電機轉動，帶動第一頂具、異種金屬焊件、第二頂具同步轉動，在同步轉動過程中，超聲激振器通過壓電陶瓷，對異種金屬焊件施加縱向振動；

其特征在于，具體步驟為：

(1)將異種金屬焊件裝入第一頂具與第二頂具之間，調整第二頂具的軸向位移，夾緊異種金屬焊件；

(2)調整基座，使激光頭對準異種金屬焊件焊縫最高點，將裝置放置于激光焊接工作平臺上，調整好裝置與激光焊頭的位置關系；

(3)啟動激光焊機、步進電機和超聲激振器，開啟激光進行焊接，激光的平均功率范圍為50W～500W，離焦量范圍為-5mm～5mm，步進電機轉速范圍0.5mm/s～50mm/s；調整超聲激振器的輸出電壓頻率和幅值，使壓電陶瓷振動頻率為15KHz～2MHz，兩端電壓幅值范圍為20V～2000V，異種金屬焊件轉動完成一周，焊接結束；

(4)取下異種金屬焊件，檢測異種金屬焊件的漏率，如果漏率小于1×10^-10Pa m³/S，則焊接合格，否則回到步驟(1)繼續焊接，經過兩次補焊，漏率仍不合格，則淘汰。

2.如權利要求1所述的一種用于異種金屬材料的超聲輔助激光焊接方法，其特征在于，壓電陶瓷厚度為0.5mm～10mm。

3.如權利要求2所述的一種用于異種金屬材料的超聲輔助激光焊接方法，其特征在于，所述的步驟(3)中，激光的平均功率范圍為120W～350W，離焦量范圍為-4mm～0mm，步進電機轉速范圍2.2mm/s～4mm/s；壓電陶瓷厚度2mm～5mm，調整超聲激振器的輸出電壓頻率和幅值，使壓電陶瓷振動頻率為30KHz～1MHz，兩端電壓幅值范圍為100V～500V。

4.如權利要求1所述的一種用于異種金屬材料的超聲輔助激光焊接方法，其特征在于，基座的第一通孔和第二通孔中設置軸承，第一頂具和第二頂具與軸承過盈配合，實現第一頂具和第二頂具在第一通孔和第二通孔中的自由轉動。

5.如權利要求1所述的一種用于異種金屬材料的超聲輔助激光焊接方法，其特征在于，在第二頂具上加工有外螺紋，在螺紋上套裝鎖緊螺母，調整鎖緊螺母，實現第二頂具的軸向移動，進而實現對異種金屬焊件壓力的調整。