一种基于铝箔电致汽爆的自动化点焊装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于高速冲击焊接相关技术领域，并具体公开了一种基于铝箔电致汽爆的自动化点焊装置及方法。该装置包括机械臂、通电端和铝箔，当对两个相对放置的待焊接对象进行焊接时，机械臂夹持通电端和铝箔移动，铝箔压持在待焊接对象表面，通电端中通入高强电流，电流传导至铝箔上，使其汽爆区发生电致汽爆产生高压，进而使得待焊接对象焊接；通电端由内至外包括负极层、隔离层、正极层和夹持器，铝箔上设置有正极区、负极区和汽爆区，正极区与正极层相对应，负极区与负极层相对应，汽爆区包括多根沿圆环圆周方向均匀分布且结构相同的连接片，每根连接片均从负极区指向正极区；通过本发明专利技术，实现各种焊接位置，拓展汽爆焊接的工业应用，提高加工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于铝箔电致汽爆的自动化点焊装置及方法
本专利技术属于高速冲击焊接相关
，更具体地，涉及一种基于铝箔电致汽爆的自动化点焊装置及方法。
技术介绍
高速冲击焊接是将高能量密度的场能或高能束作为外界输入能量，通过能场与物质的相互作用驱动材料(飞板)发生高速移动，与另一材料(基板)成一定角度发生高速倾斜碰撞，实现两种材料间的冶金结合。作为固态焊接工艺，高速冲击焊接可以大幅减少热影响区和金属间化合物的形成，从而保证其接头的性能，适合各种异种金属间的焊接。目前的高速冲击焊接技术有爆炸焊、电磁脉冲焊、激光冲击焊、汽爆焊，其中，由于炸药的危险性及不易实现自动化，使爆炸焊在应用上受到限制；激光冲击焊受激光直径的限制，仅适于毫米尺寸的连接；电磁脉冲焊则需要飞板具有导电性，且线圈的寿命短；汽爆焊接工艺于2013年提出，其原理是基于铝箔的电致汽爆：当薄的铝箔在高强度电流通过后迅速汽化提供飞板驱动力，汽爆焊接所用的设备与电磁脉冲焊基本相同，但不需要飞板是良好的电导体；此外，汽爆焊接工艺的电能到动能的转换效率要高得多，在相同设备和冲击参数下，汽爆焊的飞板速度约是电磁脉冲焊接的三倍；汽爆焊接的成本较小、适用性广，是一项具有发展前景的技术，但目前还停留在实验室研究阶段，仅适用于平焊，因此，发展一种能够实现自动化、适用范围广的汽爆焊接装置和方法，具有重要意义和广泛的应用前景。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于铝箔电致汽爆的自动化点焊装置及方法，其中通过对其关键组件通电端和铝箔的结构设计，同时结合机械臂配合工作，使得本专利技术中的汽爆焊装置实现点焊过程，并适用范围广泛，实现各种焊接位置，拓展汽爆焊接的工业应用，提高其加工效率。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于铝箔电致汽爆的自动化点焊装置，该装置包括机械臂、通电端和铝箔，其中，所述通电端的一端与所述机械臂的末端连接，另一端与所铝箔连接，当对两个相对放置的待焊接对象进行焊接时，所述机械臂夹持所述通电端夹和铝箔移动至待待焊接处，所述铝箔压持在待焊接对象表面，所述通电端中通入高强电流，该高强电流传导至所述铝箔上，在该铝箔的汽爆区发生电致汽爆产生高压使得两个待焊接对象焊接在一起；其中，所述通电端呈圆柱状，从圆柱中心出发由内至外包括负极层、隔离层、正极层、正极绝缘层和夹持器，所述负极层设置在圆柱的中心，所述隔离层用于将所述正极层和负极层隔离，所述正极绝缘层用于将所述正极层与所述夹持器隔离，避免流入所述正极层的电流流入所述夹持器，所述夹持器用于夹持所述铝箔，使得铝箔与所述通电端连接；所述铝箔上设置有直壁区、正极区、负极区和汽爆区，所述正极区呈圆环状，与所述通电端的正极层相对应，所述负极区设置在所述圆环的中心，与所述通电端的负极层相对应，所述汽爆区包括多根沿所述圆环圆周方向均匀分布且结构相同的连接片，每根连接片均从负极区指向所述正极区；高强电流从所述正极层流入后流向所述铝箔的正极区，然后经汽爆区流向所述负极区，最后从该负极区流入所述通电端的负极层，以此形成电流的回路，其中，所述正极区、连接片和负极区的截面积形成两头宽中间细的结构，高压电从所述正极区流入后，在所述连接片处发生电致汽爆。进一步优选地，待焊接对象飞板与所述铝箔接触的表面设置有绝缘层，避免所述铝箔与待焊接对象之间电流传导。进一步优选地，所述隔离层包括负极缓冲层、冲击层和正极缓冲层，所述负极缓冲层用于保护所述负极层，防止负极层在高压下变形，所述正极缓冲层用于保护所述正极层，防止正极层在高压下变形，所述冲击层与所述汽爆区对应，用于承受所述汽爆区发生汽爆时的高压力。进一步优选地，所述电容器(4)输入的能量为5kJ～15kJ。进一步优选地，所述铝箔是一次性消耗品，一个铝箔只能实现一次汽爆，可通过冲压快速批量制造。进一步优选地，所述铝箔的直径优选为50mm～100mm，厚度优选为0.075mm～0.125mm。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种上述所述的自动化点焊装置的焊接方法，该方法包括下列步骤：S1将所述通电端固定在所述机械臂的末端，所述铝箔夹持在所述通电端末端，将两个待焊接对象按照预设距离相对放置，所述机械臂移至所述待焊接对象上方；S2所述铝箔对所述待焊接对象施加压力进行预压，所述通电端中通入高强电流，该高强电流进入所述铝箔中，在汽爆区发生电致汽爆并产生局部高压，使得两个待焊接的对象发生撞击，形成一个点状连接接头，以此实现两个待焊接对象的焊接；S3待焊接对象焊接在一起后，所述机械臂携带所述通电端和铝箔移开，所述夹持器张开，所述铝箔从所述通电端上脱落，至此实现待焊接对象的点焊。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：1.本专利技术中提供的铝箔结构中，在正极区和负极区之间均匀分布着两头宽中间细的连接片，这是铝箔单位截面积上通过电流能量最高的部分，进而只能使连接片发生汽爆，控制了汽爆区域,此外，每个连接片结构相同、沿圆周方向均匀分布，使得高强电流的能量均匀分布在每个连接片上，进而使得每个连接片能同时汽爆，使能量集中爆发，提高点焊压力，进而提高焊接质量；2.本专利技术中铝箔结构类似于碗形，结构简单，可通过冲压快速制造，且配合夹持器能够实现铝箔的快速更换，适合自动化焊接；3.本专利技术提供了一种实现汽爆焊接自动化的方法，大大提升加工效率，改善生产环境，其中大部分为现有工业装备，仅需对通电端进行加工，减少了设备成本，并通过与机械臂的配合，可实现任意焊接位置的加工。附图说明图1是按照本专利技术的优选实施例所构建的铝箔电致汽爆的自动化点焊装置结构示意图；图2是按照本专利技术的优选实施例所构建的通电端和铝箔的结构示意图；图3是按照本专利技术的优选实施例所构建的通电端与铝箔对应结构的示意图；图4是按照本专利技术的优选实施例所构建的汽爆焊接结束时的示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-通电端，2-机械臂，3-电缆，4-电容器，5-工作台，6-绝缘层，7-待焊接飞板，8-铝箔，8a-直壁区，8b-正极区，8c-汽爆区，8d-负极区，9-待焊接目标板，10-末端绝缘层，11-夹持机械臂，12-负极层，13-负极缓冲层，14-冲击层，15-正极缓冲层，16-正极层，17-正极绝缘层，18-夹持器，19-绝缘卡扣。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1所示，一种基于铝箔电致汽爆的自动化点焊方法及装置，该方法包括下列步骤：(i)将待焊接目标板9放置在工作台5上，另一待焊接飞板7上有绝缘层6，通过机械臂11将飞板7和绝缘层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于铝箔电致汽爆的自动化点焊装置，其特征在于，该装置包括机械臂(2)、通电端(1)和铝箔(8)，其中，/n所述通电端(1)的一端与所述机械臂(2)的末端连接，另一端与所铝箔(8)连接，当对两个相对放置的待焊接对象进行焊接时，所述机械臂(2)夹持所述通电端(1)和铝箔(8)移动至待待焊接处，所述铝箔(8)压持在待焊接对象表面，所述通电端(1)中通入高强电流，该高强电流传导至所述铝箔(8)上，在该铝箔(8)的汽爆区发生电致汽爆产生高压使得两个待焊接对象焊接在一起；其中，/n所述通电端(1)呈圆柱状，从圆柱中心出发由内至外包括负极层(12)、隔离层、正极层(16)、正极绝缘层(17)和夹持器(18)，所述负极层(12)设置在圆柱的中心，所述隔离层用于将所述正极层(16)和负极层(12)隔离，所述正极绝缘层(17)用于将所述正极层(16)与所述夹持器(18)隔离，避免流入所述正极层(16)的电流流入所述夹持器(18)，所述夹持器(18)用于夹持所述铝箔(8)，使得铝箔(8)与所述通电端(1)连接；/n所述铝箔(8)上设置有正极区(8b)、负极区(8d)和汽爆区(8c)，所述正极区(8b)域呈圆环状，与所述通电端(1)的正极层(16)相对应，所述负极区(8d)域设置在所述圆环的中心，与所述通电端(1)的负极层(12)相对应，所述汽爆区(8c)包括多根沿所述圆环圆周方向均匀分布且结构相同的连接片，每根连接片均从负极区(8d)指向所述正极区(8b)；/n高强电流从所述正极层(16)流入后流向所述铝箔(8)的正极区(8b)，然后经汽爆区(8c)流向所述负极区(8d)，最后从该负极区(8d)流入所述通电端(1)的负极层(12)，以此形成电流的回路，其中，所述正极区(8b)、连接片和负极区(8d)的截面积形成两头宽中间细的结构，高压电从所述正极区(8b)流入后，在所述连接片处发生电致汽爆。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于铝箔电致汽爆的自动化点焊装置，其特征在于，该装置包括机械臂(2)、通电端(1)和铝箔(8)，其中，
所述通电端(1)的一端与所述机械臂(2)的末端连接，另一端与所铝箔(8)连接，当对两个相对放置的待焊接对象进行焊接时，所述机械臂(2)夹持所述通电端(1)和铝箔(8)移动至待待焊接处，所述铝箔(8)压持在待焊接对象表面，所述通电端(1)中通入高强电流，该高强电流传导至所述铝箔(8)上，在该铝箔(8)的汽爆区发生电致汽爆产生高压使得两个待焊接对象焊接在一起；其中，
所述通电端(1)呈圆柱状，从圆柱中心出发由内至外包括负极层(12)、隔离层、正极层(16)、正极绝缘层(17)和夹持器(18)，所述负极层(12)设置在圆柱的中心，所述隔离层用于将所述正极层(16)和负极层(12)隔离，所述正极绝缘层(17)用于将所述正极层(16)与所述夹持器(18)隔离，避免流入所述正极层(16)的电流流入所述夹持器(18)，所述夹持器(18)用于夹持所述铝箔(8)，使得铝箔(8)与所述通电端(1)连接；
所述铝箔(8)上设置有正极区(8b)、负极区(8d)和汽爆区(8c)，所述正极区(8b)域呈圆环状，与所述通电端(1)的正极层(16)相对应，所述负极区(8d)域设置在所述圆环的中心，与所述通电端(1)的负极层(12)相对应，所述汽爆区(8c)包括多根沿所述圆环圆周方向均匀分布且结构相同的连接片，每根连接片均从负极区(8d)指向所述正极区(8b)；
高强电流从所述正极层(16)流入后流向所述铝箔(8)的正极区(8b)，然后经汽爆区(8c)流向所述负极区(8d)，最后从该负极区(8d)流入所述通电端(1)的负极层(12)，以此形成电流的回路，其中，所述正极区(8b)、连接片和负极区(8d)的截面积形成两头宽中间细的结构，高压电从所述正极区(8b)流入后，在所述连接片处发生电致汽爆。


2.如权利要求1所述的一种基于铝箔电致汽爆的自动化点焊装置，其特征在于，待焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓磊，杜飞，王新云，金俊松，龚攀，刘发美，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42