[發(fā)明專利]一種利用激光沖擊波焊接金屬的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110284876.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN112935547B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王吉;張文武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號(hào): B23K26/21
• 分類號(hào): B23K26/21;B23K26/0622;B23K26/02;B23K26/146;B23K26/046
• 代理公司: 北京元周律知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11540
• 代理人: 張瑩

1.一種應(yīng)用利用激光沖擊波焊接金屬的裝置的焊接方法，其特征在于，

所述焊接方法應(yīng)用于側(cè)邊拼接焊或點(diǎn)焊，所述焊接方法包括：

S21、拼接或?qū)庸ぜ钠唇犹幏謩e做毛化處理，兩種工件通過固定夾板被固定于基臺(tái)上；

S22、沖擊焊接材料覆蓋于工件的上表面；利用噴頭出射水流，均勻覆蓋在所述沖擊焊接材料表面，厚度至少在5毫米以上；

S23、激光器輸出脈沖激光經(jīng)反射模塊后入射到?jīng)_擊焊接頭中的長(zhǎng)焦聚焦鏡，經(jīng)所述長(zhǎng)焦聚焦鏡聚焦后由窗口片出射一束會(huì)聚光斑；所述會(huì)聚光斑入射到毛化的接縫處；

S24、控制三維運(yùn)動(dòng)臺(tái)沿焊縫方向水平運(yùn)動(dòng)；光斑依次落在焊縫處；基臺(tái)每次移動(dòng)長(zhǎng)度為所述會(huì)聚光斑的半徑；若為點(diǎn)焊，則采用高頻激光，單點(diǎn)多次沖擊，形成高頻振動(dòng)焊接；

所述裝置包括：激光輸出單元、沖擊焊接頭和焊接槽；

所述激光輸出單元用于輸出脈沖激光束；

所述沖擊焊接頭設(shè)置在所述激光輸出單元的輸出光路上；

所述焊接槽設(shè)置在所述沖擊焊接頭的正下方，其內(nèi)設(shè)置有定位結(jié)構(gòu)，所述定位結(jié)構(gòu)用于限定兩個(gè)待焊接工件的位置；

所述焊接槽的外側(cè)壁上連接有噴頭，所述噴頭用于向所述待焊接工件噴射水流，以使所述水流覆蓋所述待焊接工件上的沖擊焊接材料；

所述沖擊焊接頭用于將所述脈沖激光束會(huì)聚后形成會(huì)聚光斑，并利用所述會(huì)聚光斑照射所述待焊接工件上的沖擊焊接材料，以使兩個(gè)所述待焊接工件焊接；

當(dāng)兩個(gè)所述待焊接工件進(jìn)行側(cè)邊拼接焊或點(diǎn)焊時(shí)，兩個(gè)所述待焊接工件分別記為第一工件和第二工件，所述會(huì)聚光斑入射到第一工件和第二工件的接縫處，接縫離焦放置；

所述待焊接工件厚度為毫米級(jí)別。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述裝置還包括三維運(yùn)動(dòng)臺(tái)，所述焊接槽設(shè)置在所述三維運(yùn)動(dòng)臺(tái)上，所述三維運(yùn)動(dòng)臺(tái)用于帶動(dòng)所述焊接槽在三維空間上運(yùn)動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊接方法，其特征在于，所述三維運(yùn)動(dòng)臺(tái)用于帶動(dòng)所述焊接槽每次移動(dòng)所述會(huì)聚光斑的半徑長(zhǎng)度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的焊接方法，其特征在于，當(dāng)兩個(gè)所述待焊接工件進(jìn)行側(cè)邊拼接焊或點(diǎn)焊時(shí)，所述第一工件和所述第二工件上均涂覆有所述沖擊焊接材料；

在焊接之前，所述第一工件和所述第二工件的拼接處或?qū)狱c(diǎn)均經(jīng)過毛化處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的焊接方法，其特征在于，所述激光輸出單元包括激光器、反射模塊和底板；所述底板包括相對(duì)設(shè)置的上表面和下表面；所述激光器設(shè)置在所述底板的上表面，用于輸出脈沖激光束；

所述反射模塊設(shè)置在所述底板的上表面，所述沖擊焊接頭設(shè)置在所述底板的下表面，所述反射模塊用于將所述激光器輸出的脈沖激光束反射給所述沖擊焊接頭。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焊接方法，其特征在于，所述反射模塊內(nèi)設(shè)有激光振鏡，所述激光振鏡由兩個(gè)X、Y高速電機(jī)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)在X-Y平面控制激光束的高速掃描。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述水流覆蓋所述待焊接工件上的沖擊焊接材料形成約束水層，所述約束水層的厚度大于或等于5mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述噴頭為萬向噴頭。