[發明專利]超聲輔助激光點焊裝置及方法

有效

• 申請號: 201810290661.0
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108381039B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 劉佳;李忠;石巖;白陳明;張宏;劉雙宇;劉鳳德;徐春鷹
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: B23K26/346
• 分類號: B23K26/346;B23K26/22;B23K26/70
• 代理公司: 11573 北京華智則銘知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳向敏

1.一種超聲輔助激光點焊裝置，其特征在于，包括：激光焊接頭、C形架、六軸聯動機器人、激光器、超聲振動裝置和氣壓傳動系統；所述激光焊接頭安裝在所述六軸聯動機器人上，與所述激光器連接；所述C形架安裝在所述激光焊接頭下方，所述C形架上端設置有開孔，所述激光焊接頭發出的激光可以穿過所述開孔照射到所述開孔下方的待焊金屬材料上；所述氣壓傳動系統固定在所述C形架下端，所述超聲振動裝置安裝在所述氣壓傳動系統上；所述氣壓傳動系統包括：氣壓缸、第一氣孔、活塞、第二氣孔和活塞桿；所述活塞安裝在所述活塞桿下端，并套裝在所述氣壓缸中；所述第一氣孔設置在所述氣壓缸下端，所述第二氣孔設置在氣壓缸上端。

2.如權利要求1所述的超聲輔助激光點焊裝置，其特征在于，所述超聲振動裝置包括：超聲波振動工具頭、變幅桿、超聲換能器和超聲波發生器；超聲換能器通過軸套固定在所述活塞桿上端，所述超聲波振動工具頭與所述變幅桿連接，所述變幅桿與所述超聲換能器連接，所述超聲換能器連接所述超聲波發生器。

3.如權利要求2所述的超聲輔助激光點焊裝置，其特征在于，超聲波振動工具頭端部開有凹槽，凹槽寬4-6mm，深2-4mm。

4.如權利要求1-3任一項所述的超聲輔助激光點焊裝置，其特征在于，所述激光器發出的激光是CO₂氣體激光光束、Nd:YAG固體激光光束、半導體激光光束、碟片式激光光束或光纖激光光束中的任意一種激光束。

5.一種基于權利要求1-3任一項所述的超聲輔助激光點焊裝置的點焊方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將待焊金屬材料進行激光表面織構化處理；

（2）將處理后的所述待焊金屬材料采用搭接方式固定在所述C形架與所述超聲振動裝置之間，其中，將高熔點、低光反射率材料置于上方，低熔點、高光反射率材料置于下方；

（3）所述超聲振動裝置在所述待焊金屬材料下方施加超聲波，所述激光器在所述待焊金屬材料上方使用激光照射焊接，其中，所述激光與所述超聲波共同作用2s，所述激光停止，所述超聲波繼續作用2-4s，所述超聲波振幅為10-20μm，工作頻率為20-50kHz。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟（1）中，激光表面織構化處理在待焊金屬材料表面燒蝕出微凹坑，所述微凹坑包括圓形陣列微凹坑、槽狀微凹坑和蜂窩狀微凹坑；所述圓形陣列微凹坑平均直徑為220-250μm，深度為150-180μm，表面織構的面密度為22%；所述槽狀微凹坑寬度為200-230μm，深度為160-200μm，表面織構的面密度為30%；所述蜂窩狀微凹坑直徑220-250μm，深度為150-180μm，表面織構面密度為55%；所述激光的平均功率為20-100W，脈沖頻率為20-400kHz，掃描速度為130-150mm/s。