[发明专利]一种提高激光冲击铆接成形连接强度的方法及装置

说明书

本发明公开了一种提高激光冲击铆接成形连接强度的方法及装置。主要步骤如下：首先把树脂混合物和固化剂按一定的比例混合，形成的糊状混合物作为充填料。之后中央控制器控制激光器发射激光光束，通过导光臂和聚焦头传导到工作台，激发吸收层材料为等离子体冲击波，冲击上层板材，在下凹模的约束下，与开孔的下层板形成空心铆接结构；中央控制器调节蠕动泵挤压充填料，使之通过喷料嘴注入到空心铆扣结构之中，等到充填料凝固以后，空心铆扣就变为实心铆扣，在铆扣结构受到法向力和剪切力作用的时候，固化的充填料可以对铆扣结构起到支撑的作用，从而大大提高铆接连接强度。

技术领域

本发明涉及先进制造技术领域，具体涉及一种板材尤其是超薄板材在脉冲激光冲击铆接成形时提高材料连接强度的方法。

背景技术

随着科技的不断进步，越来越多的精密仪器都需要运用到超薄板材，因此对于超薄板材先进连接技术的需求也越来越高，其中板材的无铆钉铆接就是一种非常高效的连接工艺。例如，申请号为200810014018.1的中国专利文献提出了一种超薄板材脉冲激光微铆接方法及其专用装置，该方法采用脉冲激光束作为柔性凸模，将板材冲击成口小底大的铆扣结构，从而将两层或多层板材铆接在一起。该方法虽然方便高效，但是形成的铆扣是由超薄板材的胀形变形而成的，铆扣的内部是空心结构，连接强度较低。铆接件的各板材在受到法向的剥离力时，铆扣区域极易产生变形，口部和底部的尺寸差逐步减小，机械互锁量减少，并逐渐变形成筒状结构，从而导致铆扣结构消失，板材脱离。在受到剪切作用力时，由于空心结构的铆扣内部缺乏支撑，从而使铆扣侧面产生向内的凹陷变形，并最终导致各板材发生相互脱离。为了提高激光冲击铆接成形时材料的连接强度，申请号为201510119083.0中国专利文献又提出了一种超薄板材脉冲激光同步铆合焊合方法及装置，使各板材在机械连接的同时进行冶金连接，从而提高了连接强度。但该方法对激光器的功率要求高，并要求板材接触表面洁净，即使如此，有些材料间的冶金结合仍然非常难以实现。因此，发明一种提高板材激光冲击铆接成形连接强度的新方法，具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种板材尤其是超薄板材在脉冲激光冲击铆接成形时提高材料连接强度的方法。该方法把树脂混合物和固化剂按一定的比例混合，形成的糊状混合物作为充填料，通过喷料嘴注入到激光冲击形成的空心铆扣之中，等到充填料凝固以后，空心铆扣就变为实心铆扣，在铆扣结构受到法向力和剪切力作用的时候，固化的充填料可以对铆扣结构起到支撑作用，从而大大提高铆接连接强度。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高激光冲击铆接成形连接强度的方法,其特征在于，利用激光冲击上层板，使上层板与开设有通孔的下层板形成空心铆接结构，然后再向空心铆接结构(即空心铆扣)内填充充填料，待充填料固化，得到加固的铆接件。

进一步的，所述的充填料包括树脂、填料按一定的比例均匀混合得到树脂混合物和固化剂。

在提供上述方法的同时，本发明还提供了一种用于实现上述铆接方法的装置，包括导光机构、充填料供应机构、成形模具；

所述的成形模具用于辅助激光冲击成形，其包括一个工作台，在所述的工作台上从下到上依次设有下凹模、吸收层、约束层、压紧装置；

所述的导光机构包括一个激光器，所述的激光器发射激光束通过导光臂和聚焦头传导到工作台激发吸收层材料为爆炸等离子体；

所述的充填料供应机构用于将充填料送入到空心铆扣的空腔中；

所述的导光机构和充填料供应机构均有一个中央控制器控制其运动。

进一步的，所述的充填料供应机构包括树脂混合物储料箱和固化剂储料箱，所述的树脂混合物储料箱和固化剂储料箱与一个蠕动泵相连，所述的蠕动泵通过输料管与一个喷料嘴相连。