[发明专利]一种真空环境下冲击角度连续可调的激光冲击焊接装置

说明书

技术领域

本发明属于焊接领域，尤其是一种真空环境下冲击角度连续可调的激光冲击焊接装置。

背景技术

激光冲击焊机是一种新兴的高速冲击条件下的材料焊接技术，可以实现同种和异种材料之间的点焊，其优点在于焊接之后不存在热影响区，因此，被焊接材料可以保持甚至高于母材的性能，它不会像熔化焊在焊接结合处的强度减弱或焊接区域由于存在的残余应力而导致裂纹、锈蚀等问题。这种新兴的公告号为US8084710(B2)的专利Low-temperature laser spot impact welding without contact中被首次提出了高速冲击焊接方法，其原理是激光照射到不透明的涂层变成高温高压的等离子体，产生冲击波驱动复板材料高速撞击基板实现点焊。在该焊接方法中，冲击角度和冲击速度对焊接的质量起到重要的影响作用，因此，通常是选定特定的冲击角度，例如“Application of high velocity impact welding at varied different length scales”中选定的冲击角度为15°。目前，未曾有过研究不同冲击角度对焊接质量影响的装置。

冲击速度通常由激光能量驱动控制，根据公开号为US8084710(B2)的专利Low-temperature laser spot impact welding without contact中提出冲击速度必须大于100m/s才能够实现复板材料和基板的点焊。对于厚度100微米甚至更薄的材料，高速冲击下大气压会对复板会产生很大的阻力，影响焊接质量。而现有的激光冲击焊接方法并未考虑这个因素，因此存在缺陷。

激光冲击焊接技术同爆炸焊接、电磁脉冲焊接的焊接原理相同，都是利用两块金属板以一个合适的角度高速碰撞，在冲击点位置，冲击产生的应力大大超过金属的屈服应力，变形的金属结合面会产生射流。喷射沿着结合表面逐渐传播，清理了表面的氧化层，留下两个清洁后的结合面，结合面的原子在极大的接触压力的作用下发生了化学键和金属键的结合，从而达到很高的连接强度。激光冲击焊接一般用于尺寸在200微米或者更薄的材料中，焊接区域直径一般为几毫米。公开号为CN1792545A的专利提供了一种激光冲击焊接制备梯度材料的方法和装置，用于大面积大厚度材料的焊接。公开号为CN1757480A的专利介绍了一种激光冲击爆炸焊接的方法和装置，利用激光诱导冲击波和爆炸波驱动复板撞击基板实现焊接，用于大能量和较厚板件的焊接，该申请中也未涉及冲击角度和冲击速度的改变。

发明内容

针对现有技术中存在不足，为了实现激光冲击焊接的过程中冲击角度的连续精确可调，便于方便地检验不同冲击角度对焊接质量的影响，并且消除了大气压对高速冲击条件下超薄复板材料的阻力，有效地提高了焊接性能；本发明提供了一种真空环境下冲击角度连续可调的激光冲击焊接装置。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种真空环境下冲击角度连续可调的激光冲击焊接装置，包括计算机控制系统、激光发生系统、调焦镜筒、真空系统和夹具，所述真空系统包括真空泵控制器、真空泵、真空室，所述真空泵控制器与真空泵电联接，所述真空泵与真空室的抽气口相连，真空室的上壁上设置有通光孔；所述夹具设置在真空室内、固定在真空室的底面上，所述夹具包括竖直设置的立柱、水平设置的底座、对光片、水平工作台、倾斜工作台、滑套，所述水平工作台的一端可上下移动的装配在立柱上，另一端与所述倾斜工作台的一端通过铰链结构相连，所述倾斜工作台的另一端通过铰链结构与滑套相连，所述滑套在水平方向能够移动的装配在底座上，所述倾斜工作台上设置有压紧片，所述水平工作台上方设有压紧块，对光片可上下移动的装在立柱上、并位于水平工作台上方；所述激光发生系统包括激光控制器、激光发射器，所述激光发射器通过光纤与调焦镜筒连接，所述调焦镜筒设置在真空室通光孔的上方、并与真空室的顶面相连，所述激光控制器、真空泵控制器均与计算机控制系统电联接。

优选地，所述水平工作台与立柱之间通过紧固套连接，所述水平工作台固定连接在紧固套上，所述紧固套套在立柱上，所述紧固套通过紧定螺钉实现与立柱的锁紧与分离。

优选地，所述滑套套在底座上。

优选地，所述滑套与底座通过滑轨连接。

优选地，还包括装配在滑套上的定位螺杆，所述定位螺杆的一端与立柱连接，另一端设置有第二锁紧螺母。

优选地，所述倾斜工作台侧面设有角度指示片，所述角度指示片的底边的延长线穿过连接滑套与倾斜工作台的铰链的中心，在连接滑套与倾斜工作台的铰链上设置角度刻度盘。