[发明专利]一种抑制激光焊接变形的方法

说明书

本发明提供一种抑制激光焊接变形的方法，所述方法包括使用一种抑制激光焊接变形的装置，所述装置包括焊接用激光焊接头、用于夹持待焊接试样的试样夹具、移动结构、用于对激光焊接的焊缝处进行冷却的热沉结构以及用于与待焊接试样的表面接触的超声振动结构，所述方法包括在焊接过程中，移动结构承载试样夹具和试样移动，而激光焊接头、热沉结构以及超声振动结构均固定不动；或者是移动结构承载激光焊接头、热沉结构以及超声振动结构移动，而试样夹具和试样固定不动。本发明提供的方法能有效抑制激光焊接试样的变形。

技术领域

本发明属于激光焊接领域，具体涉及一种抑制激光焊接变形的方法。

背景技术

激光焊接技术被广泛应用于工业制造中，用于试样的连接。薄板试样在常规激光焊接和试样冷却后，会产生残余应力。松开夹具后，残余应力重新分布。在应力作用下，试样发生变形，因而严重影响焊件的质量。

专利申请CN200510105424.5涉及一种用于在焊接结构制造中控制焊接应力和变形的采用介质冷却的激光焊接方法及装置。在激光焊接头之后跟随同步运动的热沉，该热沉由冷却介质管、高压进气管和抽气管等组成，冷却介质管被包围在进气管中，进气管被包围在抽气管中，且在热沉喷嘴出口处冷却介质管略短于进气管，进气管的末端直径变小，冷却介质管和进气管共同组成喷嘴，能够喷出雾化冷却水，在焊接过程中对激光焊接头后部的高温焊缝金属起到快速冷却作用，从而控制焊接应力与变形。该发明利用雾化的冷却介质对处于高温状态的焊缝区的局部急冷，使其急剧收缩，就会产生对该焊缝区的强烈拉伸效应，从而使残余状态下的焊接应力可以降低到很低的水平。

但该“喷出雾化冷却水”的方案在实际使用中往往不容易控制，因而无法有效改善薄板试样在激光焊接后变形的效果。因此，本领域仍然需要一种高效抑制激光焊接变形的装置及方法。

发明内容

本发明提供一种抑制激光焊接变形的方法，所述方法包括使用一种抑制激光焊接变形的装置，所述装置包括焊接用激光焊接头(1)、用于夹持待焊接试样的试样夹具(3)、移动结构(6)、用于对激光焊接的焊缝处进行冷却的热沉结构(8)以及用于与待焊接试样的表面接触的超声振动结构(9)，所述热沉结构(8)为气体制冷用涡流管，所述热沉结构(8)包括冷风出口端(81)、热风出口端(82)、进气端(83)和固定端(84)，所述冷风出口端(81)用于直接或间接将涡流管产生的冷风吹到试样的焊缝处；所述试样夹具(3)直接或间接设置在所述移动结构(6)上，或者是所述激光焊接头(1)、热沉结构(8)以及超声振动结构(9)均直接或间接设置在所述移动结构(6)上；所述方法包括在激光焊接头对试样(2)进行激光焊接的过程中，所述移动结构(6)承载所述试样夹具(3)和试样(2)移动，而所述激光焊接头(1)、热沉结构(8)以及超声振动结构(9)均固定不动以完成所述试样的激光焊接；或者是所述移动结构(6)承载所述激光焊接头(1)、热沉结构(8)以及超声振动结构(9)移动，而所述试样夹具(3)和试样(2)固定不动以完成所述试样的激光焊接；在激光焊接过程中，从所述热沉结构(8)的冷风出口端(81)吹出的冷气用于冷却激光焊接的焊缝处，所述超声振动结构(9)的工具头用于接触和压紧在试样(2)的表面以振动所述激光焊接的焊缝处。

在一种具体的实施方式中，所述超声振动结构(9)与弹簧(14)连接，所述弹簧(14)能使得所述超声振动结构(9)的工具头保持压紧所述待焊接试样的表面。

在一种具体的实施方式中，所述装置还包括热沉磁座(10)和连接在热沉结构(8)的冷风出口端(81)的万向管，所述热沉结构(8)的固定端(84)设置有环形磁铁(15)，所述热沉磁座(10)包括板面竖向设置的铁板，所述设置有环形磁铁(15)的热沉结构(8)磁力吸附固定在所述热沉磁座(10)上，且热沉结构(8)与热沉磁座(10)的磁力吸附连接使得能够方便地调整热沉结构(8)的位置。

本发明中，所述涡流管和万向管均可以直接购买得到。

在一种具体的实施方式中，所述冷风出口端(81)或万向管的出风口设置为离所述工具头(93)与试样表面的接触点的距离为1～5mm。