一种异种金属装配件高强度激光焊接方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种异种金属装配件高强度激光焊接方法，包括：(1)采用定位模具装夹A金属立柱，并保持固定；(2)将A金属立柱的上端部加热至软化状态；(3)使被感应加热软化的A金属立柱的上端部插入B金属底座的仿形孔内，获得异种金属激光焊接预装配件；(4)启动与定位模具组件相连的超声波振动源；开启激光，使激光焊接头在XYZ三轴运动系统的驱动下沿A金属立柱和B金属底座的连接面轮廓线进行深熔焊接；(5)将异种金属激光焊接装配件移至传送带上，之后落入物料盒内。本发明专利技术可以实现无填料、大熔深、窄焊缝的焊接效果，使得激光焊缝的尺寸精度得到大大提高。本发明专利技术还提供了一种异种金属装配件高强度激光焊接装置。

High strength laser welding method and device for dissimilar metal fittings

The invention provides a dissimilar metal fitting high intensity laser welding method, including: (1) the location of the mold clamping A metal columns, and remain fixed; (2) the A of the upper end of the metal column is heated to softening condition; (3) the upper end of the metal hole profile A column is induction heating and softening the B metal base inserted in welding of dissimilar metal laser pre assembly; (4) ultrasonic vibration source and start positioning mould assembly; open the laser, the laser welding head of A metal and B metal column base connection profile of deep penetration welding in driving the XYZ three axis motion system along; (5) the laser welding of dissimilar metal fittings to the conveyor belt, after falling into the material box. The invention can realize the welding effect of no filler, big melting depth and narrow welding seam, and greatly improves the dimensional precision of the laser welding seam. The invention also provides a high strength laser welding device for dissimilar metal fittings.

【技术实现步骤摘要】
一种异种金属装配件高强度激光焊接方法及装置
本专利技术属于激光焊接领域，具体涉及一种异种金属装配件高强度激光焊接方法及装置。
技术介绍
异种金属材料焊接是解决构件同时满足多方面性能要求的有效途径。焊接方法有多种，比如氢弧焊、电阻焊、摩擦焊、电子束焊以及激光焊等。与其他焊接方法相比，激光焊具有热源密度集中、焊缝深宽比大、热影响区小、可控性好等特点，而且相对电子束焊，激光焊接气氛要求低，通常不需要真空环境。然而，激光焊接相对于传统电弧焊等焊接方法来说，由于其焊缝窄、熔深大，使得其对焊接装夹精度要求很高。尤其是对于装配件来说，如何针对激光焊接特点，通过合理的激光焊接结构设计、工艺方法设计来获得更好的焊接质量和焊接效率，一直是焊接领域的技术难题。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术的不足，提供了一种异种金属装配件高强度激光焊接方法；本专利技术同时还提供了一种异种金属装配件高强度激光焊接装置。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种异种金属装配件高强度激光焊接方法，包括如下步骤：(1)根据待焊的异种金属装配件结构特点，即采用带有与A金属立柱结构匹配的立柱定位槽的定位模具组件夹持待焊件之一的A金属立柱；所述A金属立柱为棱柱体结构，横截面为一多边形，材质为A金属；(2)通过压紧组件将A金属立柱进行限位并保持固定，同时使高频感应组件向A金属立柱靠近，将A金属立柱的上端部加热至软化状态；(3)通过吸盘组件将作为另一个待焊件的B金属底座移至A金属立柱正上方；所述B金属底座的材质为B金属，表面设置有用于与A金属立柱装配的仿形孔，同时还设置有三个定位通孔；以B金属底座的定位通孔为基准垂直落下，并将B金属底座压入A金属立柱，使得在步骤(2)中被感应加热软化的A金属立柱的上端部插入B金属底座的仿形孔内，同时保证B金属底座的端面与A金属立柱的端面平齐，实现两者的过盈配合压力装配，即获得异种金属激光焊接预装配件；优选的，在A金属立柱和B金属底座完成两者的过盈配合压力装配后，通过高频感应加热组件对异种金属激光焊接预装配件的焊接位置进行再次加热，即实现焊接位置的预热效果，提升其可焊性；(4)启动与定位模具组件相连的超声波振动源；开启激光，使激光焊接头在XYZ三轴运动系统的驱动下沿A金属立柱和B金属底座的连接面轮廓线进行深熔焊接；深熔焊接熔池在超声波振动复合能场的作用下得到充分冶金反应，并在激光束移开后的冷却凝固阶段获得细晶强化效果；深熔焊接的同时使用惰性气体保护熔池；形成异种金属激光焊接装配件；(5)通过真空吸盘吸附异种金属激光焊接装配件，将异种金属装配件移至传送带上，之后沿滑槽落入物料盒内。本专利技术还提供了一种异种金属装配件高强度激光焊接装置，包括金属立柱上料组件、金属底座上料组件、激光高频感应复合焊接组件、异种金属装配件下料组件、凸轮分割器组件和机架；所述凸轮分割器组件包括定位模具组件、工作台、多通路气动旋转接头、凸轮分割器、同步轮组件、减速电机，所述工作台呈圆形，其上表面沿圆周方向均匀设置有四组定位模具组件；所述多通路气动旋转接头安装在工作台的中心位置；所述凸轮分割器设置在工作台下方中心处；所述同步轮组件包括两个主从动同步轮和一条同步带，其中从动同步轮安装在凸轮分割器的转轴上，主动同步轮安装在减速电机的转轴上，减速电机通过同步轮组件驱动凸轮分割器，进而驱动工作台转动；所述定位模具组件包括限位固定阶梯轴、高频感应加热组件、定位模具、金属立柱压紧块组件和超声波探头装置；所述定位模具上设置有与A金属立柱结构匹配的立柱定位槽；所述限位固定阶梯轴有三根，每根轴上均套装有缓冲弹簧，三根限位固定阶梯轴均设置在定位模具的上表面，其位置与B金属底座上三个定位通孔的位置相匹配，用于在焊接时插入B金属底座上的三个定位通孔；所述超声波探头装置固定安装在定位模具底部中间位置；所述高频感应加热组件有两组，对称设置在定位模具上立柱定位槽的两侧；所述高频感应加热组件具体包括第三紧凑型气缸、第二L形气缸安装板、高频感应加热丝安装板和高频感应加热丝，所述第三紧凑型气缸通过第二L形气缸安装板安装在定位模具上表面上，高频感应加热丝安装板与第三紧凑型气缸的活塞杆末端通过螺纹孔配合安装，高频感应加热丝则定位安装在高频感应加热丝安装板上；所述金属立柱压紧块组件设置在定位模具的侧面，用于压紧A金属立柱的平面端；所述A金属立柱压紧块组件具体包括第四紧凑型气缸、第三L形气缸安装板、弹簧和匚形压紧块，所述第四紧凑型气缸通过第三L形气缸安装板安装在工作台上表面，匚形压紧块与第四紧凑型气缸的活塞杆通过螺纹孔配合安装，弹簧与第四紧凑型气缸的活塞杆末端同轴配合安装；所述匚形压紧块的两臂之间的距离与A金属立柱的厚度匹配，当第四紧凑型气缸的活塞杆伸出时，匚形压紧块向A金属立柱方向靠近，直至A金属立柱插入匚形压紧块内与弹簧抵接，即实现了A金属立柱的压紧；所述金属立柱上料组件包括振动盘、送料直板、定位板、导杆、直振器、型材架、金属立柱移料组件、气爪组件和X向移动组件，其中，振动盘、送料直板和金属立柱移料组件构成金属立柱的输出单元，送料直板一侧连接振动盘，另一侧连接金属立柱移料组件，底部设置了直振器，且金属立柱移料组件与直振器均安装在型材架上；四根导杆安装在定位板底面上，将定位板支撑安装在送料直板上方；所述X向移动组件安装在定位板上；所述X向移动组件包括X向气缸、X向定位板、直线轴承、X向光轴和X向移动板，其中，X向定位板固定安装在定位板上，X向气缸与X向定位板的中心通孔同轴配合安装，X向气缸的活塞杆一端连接X向移动板，两个直线轴承对称固定安装在X向定位板两侧，两根X向光轴分别与两个直线轴承同轴安装，X向光轴的末端安装在X向定位板对应的螺纹孔处，在X向气缸的驱动下，带动X向定位板进行往复运动；所述气爪组件包括T形板、第一转接件、第二转接件、第一带杆气缸、气爪和气爪手指；所述T形板与X向定位板通过孔配合安装，第一转接件呈L形，一侧安装在T形板上，另一侧安装了第一带杆气缸，第二转接件也呈L形，一侧安装在第一带杆气缸的活塞杆端面上，另一侧安装了气爪，气爪手指为一对，通过孔配合对称安装在气爪上；所述金属立柱移料组件包括第一紧凑型气缸、第一气缸固定板、移料块、移料滑槽板、挡料板、移料弹簧和限位螺钉；其中，第一紧凑型气缸与第一气缸固定板的通孔同轴配合安装，移料块一侧为平面，另一侧与A金属立柱侧面轮廓共形，并通过螺纹孔安装在第一紧凑型气缸的活塞杆末端，挡料板、移料弹簧和限位螺钉构成缓冲压紧装置，移料弹簧一侧固定在挡料板上，另一侧与限位螺钉同轴配合安装；当A金属立柱经送料直板输出至移料滑槽板内时，移料块在第一紧凑型气缸驱动下将A金属立柱移至靠限位螺钉一侧，为气爪手指抓取做准备；所述金属底座上料组件包括储料组件、限位板、旋转工作台、电控旋转台、电控旋转台支架、升降模组组件、金属底座移料组件和预压组件，其中储料组件与限位板共三组，均匀设置在旋转工作台圆周方向上，电控旋转台安装在电控旋转台支架上，并设置在旋转工作台下方，通过孔配合进行安装，升降模组组件和金属底座移料组件分别设置在旋转工作台外围，预压组件安装在升降模组组件的型材架上；所述储料组件包括限位杆、导柱、肘夹、升降板、储料底板和把手，所述限位杆共三个，通过螺纹孔配合安本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异种金属装配件高强度激光焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据待焊的异种金属装配件结构特点，即采用带有与A金属立柱结构匹配的立柱定位槽的定位模具组件夹持待焊件之一的A金属立柱；所述A金属立柱为棱柱体结构，横截面为一多边形，材质为A金属；(2)通过压紧组件将A金属立柱进行限位并保持固定，同时使高频感应组件向A金属立柱靠近，将A金属立柱的上端部加热至软化状态；(3)通过吸盘组件将作为另一个待焊件的B金属底座移至A金属立柱正上方；所述B金属底座的材质为B金属，表面设置有用于与A金属立柱装配的仿形孔，同时还设置有三个定位通孔；以B金属底座的定位通孔为基准垂直落下，并将B金属底座压入A金属立柱，使得在步骤(2)中被感应加热软化的A金属立柱的上端部插入B金属底座的仿形孔内，同时保证B金属底座的端面与A金属立柱的端面平齐，实现两者的过盈配合压力装配，即获得异种金属激光焊接预装配件；(4)启动与定位模具组件相连的超声波振动源；开启激光，使激光焊接头在XYZ三轴运动系统的驱动下沿A金属立柱和B金属底座的连接面轮廓线进行深熔焊接；深熔焊接熔池在超声波振动复合能场的作用下得到充分冶金反应，并在激光束移开后的冷却凝固阶段获得细晶强化效果；深熔焊接的同时使用惰性气体保护熔池；形成异种金属激光焊接装配件；(5)通过真空吸盘吸附异种金属激光焊接装配件，将异种金属装配件移至传送带上，之后沿滑槽落入物料盒内。...

【技术特征摘要】
1.一种异种金属装配件高强度激光焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据待焊的异种金属装配件结构特点，即采用带有与A金属立柱结构匹配的立柱定位槽的定位模具组件夹持待焊件之一的A金属立柱；所述A金属立柱为棱柱体结构，横截面为一多边形，材质为A金属；(2)通过压紧组件将A金属立柱进行限位并保持固定，同时使高频感应组件向A金属立柱靠近，将A金属立柱的上端部加热至软化状态；(3)通过吸盘组件将作为另一个待焊件的B金属底座移至A金属立柱正上方；所述B金属底座的材质为B金属，表面设置有用于与A金属立柱装配的仿形孔，同时还设置有三个定位通孔；以B金属底座的定位通孔为基准垂直落下，并将B金属底座压入A金属立柱，使得在步骤(2)中被感应加热软化的A金属立柱的上端部插入B金属底座的仿形孔内，同时保证B金属底座的端面与A金属立柱的端面平齐，实现两者的过盈配合压力装配，即获得异种金属激光焊接预装配件；(4)启动与定位模具组件相连的超声波振动源；开启激光，使激光焊接头在XYZ三轴运动系统的驱动下沿A金属立柱和B金属底座的连接面轮廓线进行深熔焊接；深熔焊接熔池在超声波振动复合能场的作用下得到充分冶金反应，并在激光束移开后的冷却凝固阶段获得细晶强化效果；深熔焊接的同时使用惰性气体保护熔池；形成异种金属激光焊接装配件；(5)通过真空吸盘吸附异种金属激光焊接装配件，将异种金属装配件移至传送带上，之后沿滑槽落入物料盒内。2.根据权利要求1所述的异种金属装配件高强度激光焊接方法，其特征在于，步骤(2)中还包括：在A金属立柱和B金属底座完成两者的过盈配合压力装配后，通过高频感应加热组件对异种金属激光焊接预装配件的焊接位置进行再次加热，即实现焊接位置的预热效果。3.一种异种金属装配件高强度激光焊接装置，其特征在于，包括金属立柱上料组件(1)、金属底座上料组件(2)、激光高频感应复合焊接组件(3)、异种金属装配件下料组件(4)、凸轮分割器组件(5)和机架(6)；所述凸轮分割器组件(5)包括定位模具组件(501)、工作台(502)、多通路气动旋转接头(503)、凸轮分割器(504)、同步轮组件(505)、减速电机(506)，所述工作台(502)呈圆形，其上表面沿圆周方向均匀设置有四组定位模具组件(501)；所述多通路气动旋转接头(503)安装在工作台(502)的中心位置；所述凸轮分割器(504)设置在工作台(502)下方中心处；所述同步轮组件(505)包括两个主从动同步轮和一条同步带，其中从动同步轮安装在凸轮分割器(504)的转轴上，主动同步轮安装在减速电机(506)的转轴上，减速电机(506)通过同步轮组件(505)驱动凸轮分割器(504)，进而驱动工作台(502)转动；所述定位模具组件(501)包括限位固定阶梯轴(5011)、高频感应加热组件(5012)、定位模具(5013)、金属立柱压紧块组件(5014)和超声波探头装置(5015)；所述定位模具(5013)上设置有与A金属立柱(701)结构匹配的立柱定位槽；所述限位固定阶梯轴(5011)有三根，每根轴上均套装有缓冲弹簧，三根限位固定阶梯轴(5011)均设置在定位模具(5013)的上表面，其位置与B金属底座(702)上三个定位通孔的位置相匹配，用于在焊接时插入B金属底座(702)上的三个定位通孔；所述超声波探头装置(5015)固定安装在定位模具(5013)底部中间位置；所述高频感应加热组件(5012)有两组，对称设置在定位模具(5013)上立柱定位槽的两侧；所述高频感应加热组件(5012)具体包括第三紧凑型气缸(50121)、第二L形气缸安装板(50122)、高频感应加热丝安装板(50123)和高频感应加热丝(50124)，所述第三紧凑型气缸(50121)通过第二L形气缸安装板(50122)安装在定位模具(5013)上表面上，高频感应加热丝安装板(50123)与第三紧凑型气缸(50121)的活塞杆末端通过螺纹孔配合安装，高频感应加热丝(50124)则定位安装在高频感应加热丝安装板(50123)上；所述金属立柱压紧块组件(5014)设置在定位模具(5013)的侧面，用于压紧A金属立柱(701)的平面端；所述金属立柱压紧块组件(5014)具体包括第四紧凑型气缸(50141)、第三L形气缸安装板(50142)、弹簧(50143)和匸形压紧块(50144)，所述第四紧凑型气缸(50141)通过第三L形气缸安装板(50142)安装在工作台(502)上表面，匸形压紧块(50144)与第四紧凑型气缸(50141)的活塞杆通过螺纹孔配合安装，弹簧(50143)与第四紧凑型气缸(50141)的活塞杆末端同轴配合安装；所述匸形压紧块(50144)的两臂之间的距离与A金属立柱(701)的厚度匹配，当第四紧凑型气缸(50141)的活塞杆伸出时，匸形压紧块(50144)向A金属立柱(701)方向靠近，直至A金属立柱(701)插入匸形压紧块(50144)内与弹簧(50143)抵接，即实现了A金属立柱(701)的压紧；所述金属立柱上料组件(1)包括振动盘(101)、送料直板(102)、定位板(103)、导杆(104)、直振器(105)、型材架(106)、金属立柱移料组件(107)、气爪组件(108)和X向移动组件(109)，其中，振动盘(101)、送料直板(102)和金属立柱移料组件(107)构成金属立柱的输出单元，送料直板(102)一侧连接振动盘(101)，另一侧连接金属立柱移料组件(107)，底部设置了直振器(105)，且金属立柱移料组件(107)与直振器(105)均安装在型材架(106)上；四根导杆(104)安装在定位板(103)底面上，将定位板(103)支撑安装在送料直板(102)上方；所述X向移动组件(109)安装在定位板(103)上；所述X向移动组件(109)包括X向气缸(1091)、X向定位板(1092)、直线轴承(1093)、X向光轴(1094)和X向移动板(1095)，其中，X向定位板(1092)固定安装在定位板(103)上，X向气缸(1091)与X向定位板(1092)的中心通孔同轴配合安装，X向气缸(1091)的活塞杆一端连接X向移动板(1095)，两个直线轴承(1093)对称固定安装在X向定位板(1092)两侧，两根X向光轴(1094)分别与两个直线轴承(1093)同轴安装，X向光轴(1094)的末端安装在X向定位板(1092)对应的螺纹孔处，在X向气缸(1091)的驱动下，带动X向定位板(1092)进行往复运动；所述气爪组件(108)包括T形板(1081)、第一转接件(1082)、第二转接件(1083)、第一带杆气缸(1084)、气爪(1085)和气爪手指(1086)；所述T形板(1081)与X向定位板(1092)通过孔配合安装，第一转接件(1082)呈L形，一侧安装在T形板(1081)上，另一侧安装了第一带杆气缸(1084)，第二转接件(1083)也呈L形，一侧安装在第一带杆气缸(1084)的活塞杆端面上，另一侧安装了气爪(1085)，气爪手指(1086)为一对，通过孔配合对称安装在气爪(1085)上；所述金属立柱移料组件(107)包括第一紧凑型气缸(1071)、第一气缸固定板(1072)、移料块(1073)、移料滑槽板(1074)、挡料板(1075)、移料...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏鑫磊，于艳玲，
申请(专利权)人：温州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33