[发明专利]一种温热状态下激光冲击焊接的装置及其方法

说明书

本发明公开了一种温热状态下激光冲击焊接的装置及其方法，所述装置包括激光发射系统、控制系统、工件温热焊接操作系统；所述工件温热焊接操作系统包括工件温热装置、垫板压紧装置、工件压紧装置。本发明通过工件温热装置实现了工件焊接前的预热，提高了待焊接工件的塑性进而改善工件的焊接性能；本发明通过垫板压紧装置、工件压紧装置实现了工件在温热状态下的精确装夹。该装置精准度、自动化程度高、适用范围广，可实现多种不同材料的温热焊接。

技术领域

本发明涉及激光冲击焊接领域，特别涉及温热状态下激光冲击焊接的装置及其方法。

背景技术

近年来，随着电子产品、生物、医疗器械、精密仪器、传感器等产业的高速发展，产品的微型化、精密化和高性能化成为制造业发展的重要趋势之一，与之相关的微器件焊接技术的研究显得越发重要。对微器件的性能要求越来越高，单一材料很难满足工业生产的需求，或者某一性能比较理想的材料因为比较稀缺而不能在工业生产中广泛应用，因此异种材料的连接是必然趋势。激光冲击焊接是一种较新的高速冲击焊接技术，其焊接原理与爆炸焊接和磁脉冲焊接相同，都是利用两块金属板以适当的冲击角度高速碰撞，当飞板和基板的碰撞角度和冲击速度超过临界值时，在碰撞界面的强塑性剪切变形和高温高压的作用下会发生固态冶金结合。激光冲击焊接发挥了激光诱导冲击波的超高压高速的特点，而且脉冲激光参数可控性强、应用的尺度也更小又不受材料导电性的限制，因此在微器件焊接领域具有很大的发展潜力。然而异种材料的焊接因在熔点、热膨胀系数和导热性等方面存在巨大的差异，焊接难度大。在常温激光冲击下，仍然存在一些异种材料不可焊接或焊接困难。

申请号为201610671249.4的中国专利提出了一种激光冲击焊接装置及其方法，该发明通过在上层板进行预成形克服了上层板与下层板之间必须给定一定飞行距离的局限性，解决了上层板尺寸受激光光斑尺寸限制的问题。但该装置只能作用于常温条件下激光冲击焊接，对于一些常温条件下难以焊接的材料而言很难进行冲击焊接。申请号为201610688696.0的中国专利提出了一种激光加载下增强箔材连接强度的装置及方法，该发明在温热条件下，通过加载激光，对两层箔材同时进行冲击焊接和卡接，增强了箔材之间的连接强度。但该发明适合于下端开有凹槽的异种材料的焊接，对于一些塑性变形小的材料容易发生破裂；而且该发明不能对加热过程中加热温度进行有效实时的监控。激光冲击焊接技术仍然存在着焊接强度低、工件夹紧精度低等缺陷。解决好异种材料激光冲击焊接显得至关重要。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种温热状态下激光冲击焊接的装置及其方法，该装置及方法通过使用温热系统来改变焊接材料的塑性，进而实现不易焊接的材料的焊接。通过垫板压紧装置以及工件压紧装置实现对焊接工件的固定，可以实现金属薄板的精确夹紧确保焊接质量，整个焊接过程快速灵活，自动化程度高，可以有效提高焊接效率。

本发明是通过如下技术方案得以实现的：