[发明专利]一种异种金属材料喷射电镀与激光复合的焊接装置及方法

说明书

本发明涉及一种异种金属材料喷射电镀与激光复合的焊接装置及方法，异种金属材料对接形成坡口状接缝，由喷嘴喷射出的电镀液束与诱导激光束同轴，共同作用于接缝坡口区域，激光束产生的梯度温度场能增强坡口电沉积的定域性，可在接缝坡口处形成高致密性的中间金属镀层；待中间金属镀层填满坡口后，再利用高功率的激光束进行激光焊接，中间金属镀层的加入能抑制异种金属焊缝内部脆性金属化合物的生成，减少焊缝的内部缺陷，获得良好的异种金属材料的焊接质量。本发明能有效提高异种金属焊缝的力学性能，装置结构简单、操作方便，可提高加工质量和加工效率。

技术领域：

本发明涉及一种异种金属材料喷射电镀与激光复合的焊接装置及方法。

背景技术：

电镀加工是利用电化学的方法使金属或其它材料表面附着一层金属膜，从而防止金属氧化(如锈蚀)，提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性等作用。激光加工是一种利用高能束流加工的方法，它以光量子作为载体，利用聚焦后的光的高能量密度产生的光的热效应来焊接材料，具有加工速度快、加工精度高（可至微米级）、无需加工工具等优点，易实现加工过程的自动化、数字化。但由于不同材料的工件性能存在差异，使激光焊接后的工件可能出现未焊透、焊缝质量差等缺点而影响工件的机械性能。

喷射电镀与激光复合加工是在激光诱导的作用下，将带有正电的电镀液喷射到带有负电的工件表面，在工件表面电镀高致密性的中间金属镀层；电镀结束后，利用高功率的激光束进行异种金属材料激光焊接，中间金属镀层的加入能抑制脆性金属化合物的生成，获得力学性能良好、表面无明显缺陷的焊缝。

本发明提供一种喷射电镀与激光复合的焊接方法及装置，该发明能实现在线对异种金属材料进行在线电镀中间金属层，中间金属层致密性良好；激光焊接后，形成成型良好、无明显缺陷的焊缝。

发明内容：

本发明为实现上述目的提供一种异种金属材料喷射电镀与激光复合的焊接装置及方法。

本发明所采用的技术方案有：一种异种金属材料喷射电镀与激光复合的焊接装置，包括激光器、液压缸、绝缘压板、可作XYZ三向运动的工作台、以及具有喷嘴的电镀液束喷射系统，所述激光器和喷嘴均设于工作台的上方，两绝缘压板对称滑动连接在工作台上并分别对应与一个液压缸的输出轴固定连接，两绝缘压板之间形成有加工间隙，所述激光器发出的激光束穿过喷嘴，电镀液束喷射系统中的电镀液束与激光器的激光束一起从喷嘴喷口射出并射入所述加工间隙内。

进一步地，所述激光器发出的激光束通过反射聚焦单元射入喷嘴，所述反射聚焦单元包括全反射镜、聚焦透镜、聚焦透镜底座、绝缘转接座、平面镜和入射管，所述聚焦透镜和平面镜上下分层置于绝缘转接座内，聚焦透镜底座与绝缘转接座固定连接，聚焦透镜底座将聚焦透镜和平面镜定位于绝缘转接座内，喷嘴固定连接在绝缘转接座上，入射管设于聚焦透镜底座的一侧，全反射镜固定于入射管内，激光器发出的激光束射入入射管，经过全反射镜反射后垂直射入聚焦透镜和平面镜，并从喷嘴喷口射出。

进一步地，所述绝缘转接座上设有中间电镀液腔，在中间电镀液腔的上下两端分别设有上安装口和下安装口，所述聚焦透镜和平面镜安装在上安装口内，喷嘴安装在下安装口上。

进一步地，所述上安装口的内腔为台阶孔结构，在上安装口的台阶面上设有垫圈，所述平面镜置于垫圈的内孔中，在平面镜上方设有垫块，所述聚焦透镜置于垫块上，聚焦透镜底座螺纹连接在上安装口处。

进一步地，所述电镀液束喷射系统包括电镀液槽、过滤器、输液泵、球阀、液压表、出液管和喷嘴，所述出液管的一端伸入电镀液槽内，另一端与中间电镀液腔相连通，过滤器、输液泵、球阀和液压表依次连接在出液管上。

进一步地，工作台上固定连接有工作箱和电源，在工作箱内固定有夹具，电源的负极与夹具相连，电源的正极与喷嘴相连，在工作箱的底部连接有回液管，回液管与电镀液槽相连通。

进一步地，所述绝缘压板的材料为有机玻璃；电镀液束为铜盐或镍盐溶液；激光器为Nd:YAG激光器。