[发明专利]一种激光冲击加载下金属丝和板的焊接装置及其方法

权利要求书

1.一种激光冲击加载下金属丝和板的焊接装置，其特征在于，包括激光发生系统、焊接系统和控制系统；

所述激光发生系统包括脉冲激光器（14）、反射镜（12）、聚焦透镜（11）、聚焦透镜支架（10）和聚焦透镜位置调节装置（9）；脉冲激光器控制器（15）分别与计算机（16）和脉冲激光器（14）电连接，所述聚焦透镜（11）通过聚焦透镜支架（10）连接聚焦透镜位置调节装置（9），聚焦透镜位置调节装置（9）安装在L型底座（1）侧板上；所述反射镜（12）位于聚焦透镜（11）的上方，所述脉冲激光器（14）发出激光束（13）经过反射镜（12）和聚焦透镜（11）聚焦在吸收层（30）上；

所述焊接系统包括约束层-吸收层-冲击板-防护涂层组件（8）、约束层支架（6）、约束层位置调节装置（5）、压块（19）、板件（20）、金属丝（21）、金属丝夹持装置（4）、工作台（3）、三坐标移动平台（2）和L型底座（1）；所述约束层-吸收层-冲击板-防护涂层组件（8）通过约束层支架（6）与约束层位置调节装置（5）相连接，约束层位置调节装置（5）安装在L型底座（1）的侧板上；所述三坐标移动平台（2）安装在L型底座（1）的底板上，所述工作台（3）固定在三坐标移动平台（2）上表面；所述板件（20）安装在工作台（3）上的凹槽内、且通过压块（19）压紧；所述金属丝（21）由金属丝夹持装置（4）固定，并与板件（20）搭接；所述金属丝夹持装置（4）安装在工作台（3）上表面；

所述控制系统包括计算机（16）、脉冲激光器控制器（15）、三坐标移动平台控制器（17）、位移传感器（7）和约束层位置控制器（18）；所述脉冲激光器控制器（15）、三坐标移动平台控制器（17）和约束层位置控制器（18）分别与计算机（16）电连接，所述位移传感器（7）安装在约束层支架（6）上并与约束层位置控制器（18）电连接，所述位移传感器（7）测量冲击板（31）与板件（20）间的距离并反馈给约束层位置控制器（18），计算机（16）通过约束层位置控制器（18）调节冲击板（31）与板件（20）间的距离，通过脉冲激光器控制器（15）控制脉冲激光器（14）发射激光，通过三坐标移动平台控制器（17）调节调节三坐标移动平台（2）的位置；

所述金属丝夹持装置（4）包括外壳（22）、弹性夹头（23）、弹簧（24）、导向键（25）、推杆（26）、固定板（27）和端盖（28）；所述外壳（22）的前端开口，所述弹性夹头（23）的一端与推杆（26）的一端连接、且安装在外壳（22）内，推杆（26）的另一端伸出外壳（22）的后端；所述弹簧（24）安装在弹性夹头（23）和推杆（26）之间；所述的外壳（22）内部开有键槽；所述导向键（25）安装在推杆（26）上的键槽内，可沿着外壳（22）上的键槽左右移动；在导向键（25）的约束作用下，推杆（26）和弹性夹头（23）只能作轴向移动，无法作轴向转动。

2.根据权利要求1所述的一种激光冲击加载下金属丝和板的焊接装置，其特征在于，所述约束层-吸收层-冲击板-防护涂层组件（8）包括约束层（29）、吸收层（30）、冲击板（31）和防护涂层（32）；所述吸收层（30）涂敷在约束层（29）下表面，冲击板（31）与吸收层（30）贴合，防护涂层（32）涂敷在冲击板（31）下表面。

3.根据权利要求1所述的一种激光冲击加载下金属丝和板的焊接装置，其特征在于，所述冲击板（31）与板件（20）之间的距离在0.3mm～0.9mm。

4.根据权利要求1所述的一种激光冲击加载下金属丝和板的焊接装置，其特征在于，所述金属丝（21）的直径为0.1mm～1mm；所述金属丝（21）待焊接部分的长度为1mm～4mm，且弯曲成倒V形，与待焊接的板件（20）间形成的冲击焊接角度为ß, ß的范围在6°～25°。

5.根据权利要求2所述的一种激光冲击加载下金属丝和板的焊接装置，其特征在于，所述的约束层（29）为2mm～4mm厚的透明亚力克板，所述吸收层（30）为黑漆，厚度0.05mm～0.2mm；所述冲击板（31）为金属板，厚度为0.2mm～0.5mm，直径为2mm～5mm；所述防护涂层（32）为水玻璃，厚度为0.1mm～0.2mm。