[发明专利]金属双激光束冲击锻打低应力焊接装置与方法

权利要求书

1.一种金属双激光束冲击锻打低应力焊接装置，所述装置包括：激光焊接系统，激光冲击系统以及智能检测控制系统。

2.一种金属双激光束冲击锻打低应力焊接方法，其应用于如权利要求1所述的装置，其特征在于，包括步骤如下：同时启动激光焊接系统和激光锻打系统，焊接激光束辐射到待焊工件利用热效应使焊接区域快速熔化形成熔池，同时另一束短脉冲激光利用冲击波力学效应对快速冷却到最佳温度的焊缝区焊接区域进行同步冲击锻打，改善焊接力学性能和消除焊接应力，所述两束不同功能的激光束同时且相互协同完成焊接的过程，使得金属焊接工序和消除焊接残余应力的后处理工序在一步制造工序中高效、高质量完成，逐步完成低应力焊接过程。

3.如权利要求2所述的金属双激光束冲击锻打低应力焊接方法，其特征在于，所述两束不同功能激光束在焊接强化过程中始终同步同向移动，直至整个零件焊接完成，其中，所述两束激光束之间的距离小于1mm量级；所述两束激光束开始作用时间间隔在1s之内，两束激光在整个零件的制造过程中始终同步工作。

4.如权利要求3所述的金属双激光束冲击锻打低应力焊接方法，其特征在于，激光焊接系统参数与冲击锻打激光参数相互耦合影响，相互协调以达到最佳匹配状态，双激光束参数均实行智能在线监测与控制，根据监测结果协调调整焊接激光参数和短脉冲激光锻打参数，根据待焊接材料类型调节焊接激光功率密度、脉冲宽度、能量、焊接速度、峰功率和重复频率等工艺参数，同时短脉冲激光锻打参数由光束质量检测仪器或装置监测与控制，根据焊接区材料厚度和面积来确定脉冲激光的脉冲宽度、锻打频率和光斑大小等参数；同时短脉冲激光冲击锻打参数的选择又约束着激光焊接速度和功率密度等参数的选择，形成闭环耦合控制，以确保金属工件实现低应力焊接。

5.如权利要求4所述的金属双激光束冲击锻打低应力焊接方法，其特征在于，焊接过程的焊接激光束及焊接区温度场由非接触式温度场测量仪在线监测与控制，根据待焊接金属材料的不同特性，将适合材料焊接成形强化温度范围设定为目标函数，然后根据温度场调整焊接激光参数和冲击锻打参数。使焊接材料熔化-冷却到最适合金属塑性成形温度区间也即适合冲击强化的温度范围时，由第二束短脉冲激光对其进行强化处理；如温度过高或过低导致材料熔化-冷却后偏移最佳温度区，则调整焊接激光温度，反过来第二束短脉冲激光冲击锻打参数的选择又约束着焊接速度选择，形成闭环耦合控制，保证强化处理区温度始终处于最佳温度范围内，以确保金属工件更好的实现低应力焊接。

6.如权利要求5所述的所述的金属双激光束冲击锻打低应力焊接方法，其特征在于，双激光束的工艺参数实行在线检测和控制，所述焊接激光束垂直聚焦于待焊接区域，所述第二束短脉冲激光可对焊接区实现法向冲击锻打、正面冲击锻打或者侧面冲击锻打，实现与焊接激光束方位任意组合，强化喷嘴中心线与焊接平面层夹角在15°～165°范围内任意角度或者位置变换，以处理不同结构特点的焊接成形零件满足零件变形最小精度最高的技术要求。