[發明專利]自動噴涂中間層的激光沖擊焊接金屬箔板的裝置及方法

有效

• 申請號: 201810971102.6
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN109048034B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 王霄;邵蒙;靳浩;唐恒;劉會霞
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23K20/06
• 分類號: B23K20/06;B23K20/08;B23K20/26;B23K20/24;B23K26/00
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本發明提供了一種自動噴涂中間層的激光沖擊焊接金屬箔板的裝置及方法，涉及激光沖擊壓力焊接領域，包括激光加載系統、控制系統、放置轉換系統、焊接系統、中間層自動噴涂系統和三維移動平臺系統；激光加載系統包括聚焦透鏡、透鏡支架、透鏡高度調節器、反射鏡；控制系統包括計算機、強脈沖激光控制器、氣壓控制器、步進電機控制器、中間層噴涂控制器和三維移動平臺控制器；放置轉換系統包括放置平臺和轉換平臺；焊接系統包括約束層、吸收層和焊接加工底座；中間層自動噴涂系統包括中間層噴涂裝置；通過添加放置轉換系統和中間層自動噴涂系統，對基板表面噴涂中間層，然后加載激光對噴有涂層的基板進行沖擊焊接以獲得更好的焊接質量。

技術領域

本發明屬于機械制造中激光沖擊壓力焊接領域，尤其是涉及到自動噴涂中間層的激光沖擊焊接金屬箔板的裝置及方法。

背景技術

近年來，隨著現代工業技術的快速發展，科學技術發展的日新月異，產品的微型化、精密化和輕型化成為制造業發展的重要趨勢之一，因此，與之相關的微器件焊接技術的研究顯得愈加重要。然而傳統的金屬箔材連接技術已經無法滿足應用于微零件的新型金屬箔材的發展需求，解決好應用于微零件的兩層金屬箔材連接的問題對于現代工業產品的質量提高和成本降低具有重要意義。激光沖擊壓力焊接是一種相對較新的高速沖擊壓力焊接技術，其焊接結合基本原理與爆炸焊接和電磁脈沖焊接相同，都是利用兩塊金屬板以適當的沖擊角度高速碰撞，當上層板和下層板的碰撞角度和沖擊速度超過臨界值時，在碰撞界面的強塑性剪切變形和高溫高壓的作用下會發生固態冶金結合。由于脈沖激光參數可控性強且不受材料導電性的限制，因此在微器件焊接領域具有很大的發展潛力。然而在對一些異種難焊金屬材料時，采用激光沖擊焊接直接對金屬箔板焊接難度較大，仍然存在一些異種材料不可焊接或焊接困難的現象。因此，需要改善現有的焊接工藝以獲取更好的焊接質量。

申請號為201610671249.4的中國專利提出了一種激光沖擊焊接裝置及其方法，該發明通過使焊接裝置中的上層板加工倒梯形臺階，便于形成沖擊焊接所需要的沖擊角度和沖擊速度。克服了傳統激光沖擊焊接方法中上層板與下層板之間必須給定一定飛行距離的局限性，解決了上層板尺寸受激光光斑尺寸限制的問題。但對于難以焊接的金屬材料仍然難以焊接成功。公開號為CN 103722291A的專利介紹了一種真空環境下沖擊角度連續可調的激光沖擊焊接裝置，雖然沖擊角度連續可調，可以獲得不同角度下的焊接狀態，但是對激光沖擊焊接異種難焊金屬的改善仍然不大。

發明內容

針對現有技術中沖擊焊接的不足，本發明提供了一種基于自動噴涂中間層的激光沖擊焊接金屬箔板的裝置及方法，通過添加放置轉換系統和中間層自動噴涂系統，首先對基板表面噴涂中間層，然后加載激光對噴有涂層的基板進行沖擊焊接，由于涂層可以間接的改變基板上表面的表面屬性，如屈服強度、導熱率、熔點等，噴涂的涂層常溫下易與復板焊接，在激光沖擊作用下能夠形成有效的固態焊接；并且整個焊接過程工作可靠，自動化程度高，可以有效的提高焊接效率。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的：

基于自動噴涂中間層的激光沖擊焊接金屬箔板的裝置，包括激光加載系統、控制系統、放置轉換系統、焊接系統、中間層自動噴涂系統和三維移動平臺系統；所述中間層自動噴涂系統中的中間層噴涂筆將噴涂液噴涂到放置轉換系統中一側的基板上；所述放置轉換系統中另一側的基板置于焊接系統正下方位置；所述激光加載系統發射出的激光束輻照到焊接系統中的約束層上；

所述三維移動平臺系統包括L型底座和三維移動平臺；所述三維移動平臺安裝在L型底座的上面；

所述激光加載系統包括聚焦透鏡、透鏡支架、透鏡高度調節器、反射鏡和強脈沖激光器；所述強脈沖激光器發出激光束輻照到45°布置的反射鏡上，經反射鏡反射到聚焦透鏡上進行聚焦，聚焦后的激光束打到焊接系統中約束層的正上方；所述聚焦透鏡安裝在透鏡支架上，透鏡支架安裝在透鏡高度調節器上，且透鏡支架可通過透鏡高度調節器進行高度調節；透鏡高度調節器安裝在L型底座的豎直側邊上；