[发明专利]自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的装置及方法

说明书

本发明提供了一种自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的装置及方法，涉及激光冲击压力焊接领域，包括激光加载系统、控制系统、放置转换系统、焊接系统、中间层自动喷涂系统和三维移动平台系统；激光加载系统包括聚焦透镜、透镜支架、透镜高度调节器、反射镜；控制系统包括计算机、强脉冲激光控制器、气压控制器、步进电机控制器、中间层喷涂控制器和三维移动平台控制器；放置转换系统包括放置平台和转换平台；焊接系统包括约束层、吸收层和焊接加工底座；中间层自动喷涂系统包括中间层喷涂装置；通过添加放置转换系统和中间层自动喷涂系统，对基板表面喷涂中间层，然后加载激光对喷有涂层的基板进行冲击焊接以获得更好的焊接质量。

技术领域

本发明属于机械制造中激光冲击压力焊接领域，尤其是涉及到自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的装置及方法。

背景技术

近年来，随着现代工业技术的快速发展，科学技术发展的日新月异，产品的微型化、精密化和轻型化成为制造业发展的重要趋势之一，因此，与之相关的微器件焊接技术的研究显得愈加重要。然而传统的金属箔材连接技术已经无法满足应用于微零件的新型金属箔材的发展需求，解决好应用于微零件的两层金属箔材连接的问题对于现代工业产品的质量提高和成本降低具有重要意义。激光冲击压力焊接是一种相对较新的高速冲击压力焊接技术，其焊接结合基本原理与爆炸焊接和电磁脉冲焊接相同，都是利用两块金属板以适当的冲击角度高速碰撞，当上层板和下层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。由于脉冲激光参数可控性强且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。然而在对一些异种难焊金属材料时，采用激光冲击焊接直接对金属箔板焊接难度较大，仍然存在一些异种材料不可焊接或焊接困难的现象。因此，需要改善现有的焊接工艺以获取更好的焊接质量。

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，该发明通过使焊接装置中的上层板加工倒梯形台阶，便于形成冲击焊接所需要的冲击角度和冲击速度。克服了传统激光冲击焊接方法中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。但对于难以焊接的金属材料仍然难以焊接成功。公开号为CN 103722291A的专利介绍了一种真空环境下冲击角度连续可调的激光冲击焊接装置，虽然冲击角度连续可调，可以获得不同角度下的焊接状态，但是对激光冲击焊接异种难焊金属的改善仍然不大。

发明内容

针对现有技术中冲击焊接的不足，本发明提供了一种基于自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的装置及方法，通过添加放置转换系统和中间层自动喷涂系统，首先对基板表面喷涂中间层，然后加载激光对喷有涂层的基板进行冲击焊接，由于涂层可以间接的改变基板上表面的表面属性，如屈服强度、导热率、熔点等，喷涂的涂层常温下易与复板焊接，在激光冲击作用下能够形成有效的固态焊接；并且整个焊接过程工作可靠，自动化程度高，可以有效的提高焊接效率。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的：

基于自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的装置，包括激光加载系统、控制系统、放置转换系统、焊接系统、中间层自动喷涂系统和三维移动平台系统；所述中间层自动喷涂系统中的中间层喷涂笔将喷涂液喷涂到放置转换系统中一侧的基板上；所述放置转换系统中另一侧的基板置于焊接系统正下方位置；所述激光加载系统发射出的激光束辐照到焊接系统中的约束层上；

所述三维移动平台系统包括L型底座和三维移动平台；所述三维移动平台安装在L型底座的上面；

所述激光加载系统包括聚焦透镜、透镜支架、透镜高度调节器、反射镜和强脉冲激光器；所述强脉冲激光器发出激光束辐照到45°布置的反射镜上，经反射镜反射到聚焦透镜上进行聚焦，聚焦后的激光束打到焊接系统中约束层的正上方；所述聚焦透镜安装在透镜支架上，透镜支架安装在透镜高度调节器上，且透镜支架可通过透镜高度调节器进行高度调节；透镜高度调节器安装在L型底座的竖直侧边上；