[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

摘要

本发明公开了一种用于异种金属材料的超声辅助激光焊接装置及方法，本发明通过在激光焊接的旋转夹紧工装中引入超声激振器，在焊接过程中，实现了对异种金属焊件施加频率从15K～2MHz的超声激振，提高了异种金属焊件的一次成功率，降低了生产成本，提高了生产效率；通过采用异种金属材料超声辅助激光焊接工艺，提高了试件的密封性能，可达到小于1×10^‑9Pa m³/S的漏率水平。

主权项

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。