[发明专利]一种激光冲击加载下金属丝和板的焊接装置及其方法

摘要

本发明属于高速冲击焊接领域的一种激光冲击加载下金属丝和板的焊接装置及其方法，包括激光发生系统、焊接系统和控制系统；所述激光发生系统包括脉冲激光器、反射镜、聚焦透镜、聚焦透镜支架和聚焦透镜位置调节装置；所述焊接系统包括约束层‑吸收层‑冲击板‑防护涂层组件、约束层支架、约束层位置调节装置、压块、板件、金属丝、金属丝夹持装置、工作台、三坐标移动平台和L型底座；所述控制系统包括计算机、脉冲激光器控制器、三坐标移动平台控制器、位移传感器和约束层位置控制器；本发明可以实现金属丝与板件的固态焊接，且焊接后不存在热影响区，没有金属间化合物的生成，焊接质量高，可以提高焊接接头的力学性能。

主权项

一种激光冲击加载下金属丝和板的焊接装置，其特征在于，包括激光发生系统、焊接系统和控制系统；所述激光发生系统包括脉冲激光器（14）、反射镜（12）、聚焦透镜（11）、聚焦透镜支架（10）和聚焦透镜位置调节装置（9）；脉冲激光器控制器（15）分别与计算机（16）和脉冲激光器（14）电连接，所述聚焦透镜（11）通过聚焦透镜支架（10）连接聚焦透镜位置调节装置（9），聚焦透镜位置调节装置（9）安装在L型底座（1）侧板上；所述反射镜（12）位于聚焦透镜（11）的上方，所述脉冲激光器（14）发出激光束（13）经过反射镜（12）和聚焦透镜（11）聚焦在吸收层（30）上；所述焊接系统包括约束层‑吸收层‑冲击板‑防护涂层组件（8）、约束层支架（6）、约束层位置调节装置（5）、压块（19）、板件（20）、金属丝（21）、金属丝夹持装置（4）、工作台（3）、三坐标移动平台（2）和L型底座（1）；所述约束层‑吸收层‑冲击板‑防护涂层组件（8）通过约束层支架（6）与约束层位置调节装置（5）相连接，约束层位置调节装置（5）安装在L型底座（1）的侧板上；所述三坐标移动平台（2）安装在L型底座（1）的底板上，所述工作台（3）固定在三坐标移动平台（2）上表面；所述板件（20）安装在工作台（3）上的凹槽内、且通过压块（19）压紧；所述金属丝（21）由金属丝夹持装置（4）固定，并与板件（20）搭接；所述金属丝夹持装置（4）安装在工作台（3）上表面；所述控制系统包括计算机（16）、脉冲激光器控制器（15）、三坐标移动平台控制器（17）、位移传感器（7）和约束层位置控制器（18）；所述脉冲激光器控制器（15）、三坐标移动平台控制器（17）和约束层位置控制器（18）分别与计算机（16）电连接，所述位移传感器（7）安装在约束层支架（6）上并与约束层位置控制器（18）电连接，所述位移传感器（7）测量冲击板（31）与板件（20）间的距离并反馈给约束层位置控制器（18），计算机（16）通过约束层位置控制器（18）调节冲击板（31）与板件（20）间的距离，通过脉冲激光器控制器（15）控制脉冲激光器（14）发射激光，通过三坐标移动平台控制器（17）调节调节三坐标移动平台（2）的位置；所述金属丝夹持装置（4）包括外壳（22）、弹性夹头（23）、弹簧（24）、导向键（25）、推杆（26）、固定板（27）和端盖（28）；所述外壳（22）的前端开口，所述弹性夹头（23）的一端与推杆（26）的一端连接、且安装在外壳（22）内，推杆（26）的另一端伸出外壳（22）的后端；所述弹簧（24）安装在弹性夹头（23）和推杆（26）之间；所述的外壳（22）内部开有键槽；所述导向键（25）安装在推杆（26）上的键槽内，可沿着外壳（22）上的键槽左右移动；在导向键（25）的约束作用下，推杆（26）和弹性夹头（23）只能作轴向移动，无法作轴向转动。