[发明专利]一种真空环境下转塔式批量化激光冲击焊接装置

说明书

技术领域

本发明属于激光冲击焊接领域，尤其是一种真空环境下转塔式批量化激光冲击焊接装置。

背景技术

激光冲击焊机是一种新兴的高速冲击条件下的材料焊接技术，其焊接原理类似于爆炸焊接、电磁脉冲焊接，都是利用两块金属板以一个合适的角度高速碰撞，在冲击点位置，冲击产生的应力大大超过金属的屈服应力，变形的金属结合面会产生射流。喷射沿着结合表面逐渐传播，清理了表面的氧化层，留下两个清洁后的结合面，结合面的原子在极大的接触压力的作用下发生了化学键和金属键的结合，从而达到很高的连接强度。

激光冲击焊接一般用于尺寸相对较薄，一般在200微米或者更薄的材料中，焊接区域直径一般几毫米，可以实现同种和异种材料之间的点焊，其优点在于焊接之后不存在热影响区，因此，被焊接材料可以保持甚至高于母材的性能，它不会像熔化焊在焊接结合处的强度减弱或焊接区域由于存在的残余应力而导致裂纹、锈蚀等问题。这种新兴的高速冲击焊接方法在公开号为US8084710B2的专利Low-temperature laser spot impact welding without contact中被首次提出，在冲击速度大于100m/s并以合适的冲击角度可以实现同种和异种材料的固态连接，论文Effect of laser shock forming on surface roughness of targets;Laser technology2007提到高速冲击条件下大气压会对微型薄片产生很大的阻力，进而大大影响微连接件的连接强度，而现有的研究并未考虑这个因素，因此存在缺陷。

现有的激光冲击条件下的材料焊接技术，例如公开号为CN1792545A的专利提供了一种激光冲击焊接制备梯度材料的方法和装置和公开号为CN1757480A的专利介绍了一种激光冲击爆炸焊接的方法和装置，都是利用激光作为一种引爆媒介诱导会和炸药成分的吸收层产生高温高压的等离子体冲击波和爆炸波驱动复板撞击基板实现焊接，焊接原理类似于爆炸焊接，多应用于大能量和较厚板件的焊接，而对于厚度在100微米及其以下厚度的板料焊接却并不适用。

激光冲击焊接技术也区别于一般的激光焊接，如公开号为CN103008886A的专利提供的一种自适性激光冲击焊接的方法和装置，该发明是为了改善激光焊接留下的残余拉应力造成的裂纹、腐蚀等缺陷，将激光冲击强化技术应用到激光焊接的过程中，边焊接边强化，其焊接原理也完全有别于高速冲击焊接。

激光冲击焊接作为一种新兴的高速冲击焊接技术，很多工艺参数例如冲击角度，飞行距离等等的研究还不完善，考虑到实验过程中常常会出现环境和人为操作的影响，因此一种探究激光冲击焊接工艺参数的自动化装置显得尤为重要；另外，现有的激光冲击焊接均是单件焊接，效率极为低下。

发明内容

本发明的目的在于实现真空环境下激光冲击焊接微连接件的小批量生产，提高生产效率，消除环境和人为操作的失误对微型薄片的焊接质量的影响，实现激光冲击焊接工艺参数的柔性自动化检验。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种真空环境下转塔式批量化激光冲击焊接装置，包括计算机控制系统、激光发生系统、调焦镜筒、真空系统和转塔式工作平台，所述真空系统包括真空泵控制器、真空泵、真空室，所述真空泵控制器与真空泵电联接，所述真空泵与真空室的抽气口相连，真空室的顶面上设置有通光孔；所述转塔式工作平台包括旋转底座、与旋转底座连接的步进电机驱动器、固定在旋转底座上的转盘、装配在转盘上的多个夹具，旋转底座穿过真空室的底面、并与真空室底面密封配合，所述激光发生系统包括激光控制器、激光发射器，所述激光发射器通过光纤与调焦镜筒连接，所述调焦镜筒设置在真空室通光孔的上方、并与真空室的顶面相连，所述激光控制器、真空泵控制器、步进电机驱动器均与计算机控制系统电联接。

优选地，所述真空室由密封盖、两端开口的筒状结构的真空腔体、密封底座围成，真空腔体通过螺钉、密封圈与密封底座密封连接，所述密封盖与真空腔体之间通过螺钉、密封圈密封连接；所述夹具固定在密封底座上，通光孔设置在密封盖上。