[发明专利]一种用于异种金属材料的超声辅助激光焊接装置及方法

权利要求书

1.一种用于异种金属材料的超声辅助激光焊接方法，采用用于异种金属材料的超声辅助激光焊接装置，包括基座、第一顶具、第二顶具、步进电机、压电陶瓷和超声激振器，在基座上开有同轴的第一通孔和第二通孔，第一顶具置于第一通孔中，步进电机的轴与第一顶具固连，第二顶具置于第二通孔中，异种金属焊件置于第一顶具与第二顶具之间，压电陶瓷置于第二顶具与异种金属焊件之间，与异种金属焊件间接触的压电陶瓷面上设置有匹配层，第二顶具可以轴向移动，实现对异种金属焊件压力的调整，第二顶具中心位置为通孔结构，超声能量传输线穿过第二顶具通孔结构，实现超声激振器与压电陶瓷的电连接，

步进电机转动，带动第一顶具、异种金属焊件、第二顶具同步转动，在同步转动过程中，超声激振器通过压电陶瓷，对异种金属焊件施加纵向振动；

其特征在于，具体步骤为：

(1)将异种金属焊件装入第一顶具与第二顶具之间，调整第二顶具的轴向位移，夹紧异种金属焊件；

(2)调整基座，使激光头对准异种金属焊件焊缝最高点，将装置放置于激光焊接工作平台上，调整好装置与激光焊头的位置关系；

(3)启动激光焊机、步进电机和超声激振器，开启激光进行焊接，激光的平均功率范围为50W～500W，离焦量范围为-5mm～5mm，步进电机转速范围0.5mm/s～50mm/s；调整超声激振器的输出电压频率和幅值，使压电陶瓷振动频率为15KHz～2MHz，两端电压幅值范围为20V～2000V，异种金属焊件转动完成一周，焊接结束；

(4)取下异种金属焊件，检测异种金属焊件的漏率，如果漏率小于1×10^-10Pa m³/S，则焊接合格，否则回到步骤(1)继续焊接，经过两次补焊，漏率仍不合格，则淘汰。

2.如权利要求1所述的一种用于异种金属材料的超声辅助激光焊接方法，其特征在于，压电陶瓷厚度为0.5mm～10mm。

3.如权利要求2所述的一种用于异种金属材料的超声辅助激光焊接方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，激光的平均功率范围为120W～350W，离焦量范围为-4mm～0mm，步进电机转速范围2.2mm/s～4mm/s；压电陶瓷厚度2mm～5mm，调整超声激振器的输出电压频率和幅值，使压电陶瓷振动频率为30KHz～1MHz，两端电压幅值范围为100V～500V。

4.如权利要求1所述的一种用于异种金属材料的超声辅助激光焊接方法，其特征在于，基座的第一通孔和第二通孔中设置轴承，第一顶具和第二顶具与轴承过盈配合，实现第一顶具和第二顶具在第一通孔和第二通孔中的自由转动。

5.如权利要求1所述的一种用于异种金属材料的超声辅助激光焊接方法，其特征在于，在第二顶具上加工有外螺纹，在螺纹上套装锁紧螺母，调整锁紧螺母，实现第二顶具的轴向移动，进而实现对异种金属焊件压力的调整。