[发明专利]一种弥补异种金属焊缝熔池温度差的激光焊接方法及装置

权利要求书

1.一种弥补异种金属焊缝熔池温度差的激光焊接装置，包括激光焊接模块、保护气体模块、三维运动控制平台，其特征在于：还包括智能控温工装模块、计算机实时监控模块，所述的激光焊接模块用于工件焊接提供热源，所述的保护气体模块用于焊接时提供气体保护，所述的智能控温工装模块由两个循环冷却装置，所述循环冷却装置包括高导热垫板(15、19)、导热介质储罐(11、23)、压力泵(10、25)、电磁流量阀(9、26)、第一电子流量计(8、21)、压力计(7、31)、第一温度传感器(6、33)、第二温度传感器(16、20)、第二电子流量计(14、31)；所述高导热垫板(15、19)内设置有蛇形弯曲的流道，所述流道的进液口和出液口分别与导热介质储罐(11、23)的出液口和进液口通过管道连通形成循环回路，所述导热介质储罐(11、23)中装有导热介质(12、14)，所述导热介质储罐(11、23)出液口与流道的进液口之间的管道上依次设置有压力泵(10、25)、电磁流量阀(9、26)、第一电子流量计(8、21)、压力计(7、31)、第一温度传感器(6、33)，所述流道的出液口与导热介质储罐(11、23)进液口之间的管道上依次设置有第二温度传感器(16、20)、第二电子流量计(14、31)；

计算机实时监控模块包括工控机及与工控机(32)相连的红外温度传感器(34)，压力泵(10、25)、电磁流量阀(9、26)、第一电子流量计(8、21)、压力计(7、31)、第一温度传感器(6、33)、第二温度传感器(16、20)、第二电子流量计(14、31)均与所述工控机(32)相连，所述工控机(32)用于控制激光焊接模块、保护气体模块、三维运动控制平台的运行以及根据红外温度传感器(34)采集的焊接处的温度、两个循环冷却装置中第一温度传感器(6、33)和第二温度传感器(16、20)所采集的导热介质(12、14)的温度、第一电子流量计(8、21)、第二电子流量计(14、31)、压力计(7、31)检测的流量计压力值，通过压力泵(10、25)及电磁流量阀(9、26)独立监测和控制焊缝区两侧金属的熔化和凝固的温度。

2.根据权利要求1所述的弥补异种金属焊缝熔池温度差的激光焊接装置，其特征在于：所述流道的出液口与导热介质储罐(11、23)进液口之间的管道上还设置有过滤器(13、22)。

3.根据权利要求1所述的弥补异种金属焊缝熔池温度差的激光焊接装置，其特征在于：所述激光焊接模块包括激光器和激光焊接头，所述激光焊接接头位于三维运动控制平台上方；所述保护气体模块包括依次连接的保护气体气瓶、节流阀、流量计、喷嘴，所述喷嘴位于三维运动控制平台上方、激光焊接接头的一侧。

4.根据权利要求1所述的弥补异种金属焊缝熔池温度差的激光焊接装置的激光焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)使用有机溶剂或清洗剂将待焊工件(17、35)表面清洗干净，机械去除表层氧化膜，将处理好的工件用酒精清洗并吹干，保证表面干燥；

2)将处理好的样件(17、35)分别放置在各自的焊接导热垫板(15、19)之上并使用工装定位夹紧，保证样件位置与垫板位置对应；

3)工件安装好以后，启动工控机(32)控制系统中传感器信息采集程序，同时开启压力泵(10、25)、电磁流量阀(9、26)使得导热介质(12、24)在焊接导热垫板(15、19)内流动；待垫板温度调整到目标温度时，向工控机(32)控制系统发出反馈信号；

4)接收到反馈信息后，激光器(28)、激光焊接头(1)、三维工作平台(18)协调动作，激光焊接过程中通过红外温度传感器(34)实时监测焊缝两侧温度，工控机(32)将实时监测焊缝温度与系统设定温度进行匹配并生成温度调控指令，

5)工控机(32)发指令控制电磁流量阀(9、26)，分别实时调节导热介质(12、24)在焊缝背面导热垫板(15、19)内部流动的流量及流速，实现焊缝背面导热垫板(15、19)的温度补偿，从而分别独立监测和控制控制焊缝的熔化和凝固时的温度和速度，实现异种金属在各自较优温度环境下熔化和凝固，最终实现获得性能可靠的焊接接头。

5.根据权利要求4所述的激光焊接方法，其特征在于，所述的焊接导热垫板(15、19)的材料为导热系数大于150W/(m·k)且熔点大于1000℃的材料。

6.根据权利要求4所述的激光焊接方法，其特征在于，所述的导热介质(12、24)为导热系数大于0.5W/(m·k)的流体。