[發明專利]一種利用激光沖擊波焊接金屬的裝置及方法

有效

• 申請號: 202110284876.3
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112935547B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 王吉;張文武
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/0622;B23K26/02;B23K26/146;B23K26/046
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 張瑩

1.一種應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，

所述焊接方法應用于側邊拼接焊或點焊，所述焊接方法包括：

S21、拼接或對接工件的拼接處分別做毛化處理，兩種工件通過固定夾板被固定于基臺上；

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反射模塊后入射到沖擊焊接頭中的長焦聚焦鏡，經所述長焦聚焦鏡聚焦后由窗口片出射一束會聚光斑；所述會聚光斑入射到毛化的接縫處；

S24、控制三維運動臺沿焊縫方向水平運動；光斑依次落在焊縫處；基臺每次移動長度為所述會聚光斑的半徑；若為點焊，則采用高頻激光，單點多次沖擊，形成高頻振動焊接；

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；

所述沖擊焊接頭設置在所述激光輸出單元的輸出光路上；

所述焊接槽設置在所述沖擊焊接頭的正下方，其內設置有定位結構，所述定位結構用于限定兩個待焊接工件的位置；

所述焊接槽的外側壁上連接有噴頭，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聚后形成會聚光斑，并利用所述會聚光斑照射所述待焊接工件上的沖擊焊接材料，以使兩個所述待焊接工件焊接；

當兩個所述待焊接工件進行側邊拼接焊或點焊時，兩個所述待焊接工件分別記為第一工件和第二工件，所述會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別。

2.根據權利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述裝置還包括三維運動臺，所述焊接槽設置在所述三維運動臺上，所述三維運動臺用于帶動所述焊接槽在三維空間上運動。

3.根據權利要求2所述的焊接方法，其特征在于，所述三維運動臺用于帶動所述焊接槽每次移動所述會聚光斑的半徑長度。

4.根據權利要求1或2或3所述的焊接方法，其特征在于，當兩個所述待焊接工件進行側邊拼接焊或點焊時，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對接點均經過毛化處理。

5.根據權利要求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；所述底板包括相對設置的上表面和下表面；所述激光器設置在所述底板的上表面，用于輸出脈沖激光束；

所述反射模塊設置在所述底板的上表面，所述沖擊焊接頭設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.根據權利要求5所述的焊接方法，其特征在于，所述反射模塊內設有激光振鏡，所述激光振鏡由兩個X、Y高速電機帶動實現在X-Y平面控制激光束的高速掃描。

7.根據權利要求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.根據權利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述噴頭為萬向噴頭。