制造复合板的激光压力焊接机构制造技术

本发明专利技术涉及复合板材制造技术领域，具体地说是一种制造复合板的激光压力焊接机构，包括激光发生器、激光移动机构、聚焦镜、聚焦镜移动机构、固定滚轮和动滚轮，激光发生器通过所述激光移动机构驱动移动，聚焦镜通过所述聚焦镜移动机构驱动移动，两个板材输入至固定滚轮和动滚轮之间，且两个板材之间形成一个α角区域，激光发生器发射的激光束经所述聚焦镜聚焦形成线性光斑并折射入所述α角区域的角端，且所述激光发生器和聚焦镜沿着Y向同步往复移动，所述两个板材通过所述固定滚轮和动滚轮施加压力连接。本发明专利技术通过聚焦激光束形成线性光斑，并借助于两个滚轮的压力将板材叠焊在一起，不仅有效保证生产质量，而且生产效率也大大提高。

【技术实现步骤摘要】
制造复合板的激光压力焊接机构
本专利技术涉及复合板材制造
，具体地说是一种制造复合板的激光压力焊接机构。
技术介绍
随着现代工业技术的发展和各种新技术、新产业的出现，人们对材料性能的要求日益增高，在某些工况条件下单层材料的性能已经很难满足使用要求，而通过各种不同方法将不同材料复合为一体制备而成的复合板材能够获得单层材料所不具有的物理、化学性能以及力学特性，满足高强度、高比刚度、抗疲劳性、尺寸稳定、耐磨、抗振等性能要求，同时大大节省稀贵材料，降低成本，目前已广泛应用于化工、电力、机械、船舶、航空等领域。例如，要求具备抗腐蚀能力的压力容器以不锈钢制造为宜，但成本较高，如果采用普通碳素钢与不锈钢复合而成的板材制造这类压力容器，不锈钢板的厚度仅需为整体厚度的2％～10％，这样不仅达到了压力容器的抗腐蚀性能，而且大大降低了成本。因此研究和制备新型复合材料成了材料科学与工程领域中一个重要的发展方向，开发研制新型复合材料具有十分紧迫的现实意义，也必将带来显著的经济效益和社会效益。爆炸、轧制以及爆炸+轧制复合法是目前使用的3种主要的层状复合板的制造方法。爆炸复合是将基板平放在一个平坦坚固的工作台上，将复层板以一定角度置于基层板的上方，并将炸药布置在复层板上方，为防止较薄的复层板损坏，常常在炸药和复层板之间垫上一层金属或其它材料的缓冲板，通过引爆炸药产生的高强度化学能驱动复层板对基层板产生极强的高速斜碰撞，碰撞点产生的瞬间高压不仅破坏了板表层的氧化薄膜，露出了新鲜的表面，而且在露出的新鲜表面上形成了一薄层具有塑性变形、熔化、扩散以及波形特征的焊接过渡区，从而使两板间界面达到原子间的结合，达到具有一定剪切强度的复合材料。轧制复合法是指金属板在受到轧机施加于其上的强大压力作用下，在两层金属的待复合表面发生塑性变形，使表面金属层破裂，洁净而活化的金属层从破裂的金属表面露出，在强大压力作用下，形成平面状的冶金结合，在后续的热处理过程中结合面继续扩大，形成稳固结合。轧制复合与单金属板轧制的根本区别在于，必须施以大的初始道次压下量，促使复合面的物理接触。轧制复合又可分为热轧复合和冷轧复合。轧制复合法虽然可以生产不同厚度和表面质量较高的层状复合板，但是复合板的组元成份和宽度受到轧机轧制能力限制，而且对于生产较薄的(≤6mm)和对表面质量要求更高的层状金属复合板则比较困难。人们综合爆炸、轧制两种生产方法的优缺点后，提出了一种爆炸+轧制复合法，即先通过爆炸复合法制备较厚的复合板坯，再根据不同的要求，通过热轧、冷轧或热轧+冷轧的工艺轧制成所需的金属复合板。上述三种复合板的制造方法都存在一些缺点：1、上述三种复合方法都不能连续化生产，只能单件生产，效率很低；2、爆炸复合的影响因素很复杂，如炸药的型号和数量、复层板与基层板放置时的夹角和间距、缓冲材料的选择等，因此难以预测各个因素的影响，难以规范化控制爆炸复合工艺，也难以大量生产；3、轧制复合需要复杂昂贵的轧制设备。激光焊接技术是20世纪60年代起发展起来的一种先进的焊接方法，与传统的焊接方法相比，激光焊接效率高、变形小、可达性好，且不受电磁干扰，不需要真空环境，不产生X射线，特别是随着激光器输出功率(目前可实际应用的光纤激光器功率可达2万W)、光束质量的不断发展，也为激光技术在材料加工方面的应用不断开拓新的领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制造复合板的激光压力焊接机构，通过特定的光学系统聚焦激光束形成线性光斑，并将线性光斑导入两个板材之间的α角区域角端，利用偏振光的布儒斯特效应，提高板材对激光的吸收效率，并借助于两个滚轮的压力将板材叠焊在一起，不仅有效保证生产质量，而且生产效率也大大提高。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种制造复合板的激光压力焊接机构，包括激光发生器、激光移动机构、聚焦镜、聚焦镜移动机构、固定滚轮和动滚轮，激光发生器通过所述激光移动机构驱动移动，聚焦镜通过所述聚焦镜移动机构驱动移动，两个板材输入至固定滚轮和动滚轮之间，且两个板材之间形成一个α角区域，激光发生器发射的激光束经所述聚焦镜聚焦形成线性光斑并折射入所述α角区域的角端，所述激光发生器和聚焦镜沿着Y向同步往复移动，所述两个板材通过所述固定滚轮和动滚轮施加压力连接。所述激光移动机构设有一个具有X、Y、Z三个方向移动自由度的发生器移动座，所述激光发生器安装于所述发生器移动座上。所述激光移动机构包括X向驱动组件、X向横梁、Y向驱动组件、Y向横梁、Z向驱动组件和Z向安装座，其中两个X向横梁平行设置，所述Y向横梁两端分别与不同X向横梁滑动连接，每个X向横梁上均设有X向驱动组件，且Y向横梁端部分别通过对应的X向驱动组件驱动沿着X向同步移动,所述Z向安装座与Y向横梁滑动连接，Y向驱动组件设于Y向横梁上，且所述Z向安装座通过所述Y向驱动组件驱动沿着Y向移动，Z向驱动组件安装于所述Z向安装座上，且所述发生器移动座通过所述Z向驱动组件驱动沿着Z向升降。所述X向驱动组件包括X向电机、X向丝杠和X向丝母，其中X向丝杠通过X向电机驱动转动，X向丝母套装于X向丝杠上，且所述X向丝母与所述Y向横梁的对应侧端部固连。所述Y向驱动组件包括Y向电机、Y向丝杠和Y向丝母，其中Y向丝杠通过Y向电机驱动转动，Y向丝母套装于Y向丝杠上，且所述Y向丝母与所述Z向安装座固连。所述Z向驱动组件包括Z向电机、Z向丝杠和Z向丝母，所述发生器移动座与所述Z向安装座滑动连接，Z向丝杠通过Z向电机驱动转动，Z向丝母套装于Z向丝杠上，且Z向丝母与所述发生器移动座固连。所述聚焦镜移动机构设有一个沿着Y向移动的聚焦镜移动座，聚焦镜安装于所述聚焦镜移动座上。所述固定滚轮和动滚轮分别通过不同的驱动电机驱动转动。所述动滚轮以及动滚轮驱动电机安装于一个动滚轮架上，且所述动滚轮架通过一个轮架驱动装置驱动移动。本专利技术的优点与积极效果为：1、本专利技术通过特定的光学系统聚焦激光束形成线性光斑，并将线性光斑导入两个板材之间的α角区域角端，利用偏振光的布儒斯特效应，提高板材对激光的吸收效率，并借助于两个滚轮的压力将板材叠焊在一起，有效保证生产质量。2、本专利技术复合焊接时，一方面激光发生器和聚焦镜同步沿着Y向往复移动，以完成板材宽度方向表面极薄层的金属加热或者熔化，另一方面固定滚轮和动滚轮利用摩擦力不断送入板材，实现板材的连续输入焊接，大大提高生产效率。附图说明图1为本专利技术工作原理示意图，图2为本专利技术采用的激光移动机构示意图，图3为图1中的动滚轮俯视图。其中，1为激光束，2为聚焦镜移动机构，3为聚焦镜，4为第一板材，5为第二板材，6为固定滚轮，7为动滚轮，8为动滚轮驱动电机，9为轮架驱动装置，10为Y向驱动组件，101为Y向电机，102为Y向横梁，11为X向驱动组件，111为X向电机，112为X向横梁，12为Z向驱动组件，121为Z向电机，122为Z向安装座，13为动滚轮架。具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造复合板的激光压力焊接机构，其特征在于：包括激光发生器、激光移动机构、聚焦镜(3)、聚焦镜移动机构(2)、固定滚轮(6)和动滚轮(7)，激光发生器通过所述激光移动机构驱动移动，聚焦镜(3)通过所述聚焦镜移动机构(2)驱动移动，两个板材输入至固定滚轮(6)和动滚轮(7)之间，且两个板材之间形成一个α角区域，激光发生器发射的激光束(1)经所述聚焦镜(3)聚焦形成线性光斑并折射入所述α角区域的角端，所述激光发生器和聚焦镜(3)沿着Y向同步往复移动，所述两个板材通过所述固定滚轮(6)和动滚轮(7)施加压力连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种制造复合板的激光压力焊接机构，其特征在于：包括激光发生器、激光移动机构、聚焦镜(3)、聚焦镜移动机构(2)、固定滚轮(6)和动滚轮(7)，激光发生器通过所述激光移动机构驱动移动，聚焦镜(3)通过所述聚焦镜移动机构(2)驱动移动，两个板材输入至固定滚轮(6)和动滚轮(7)之间，且两个板材之间形成一个α角区域，激光发生器发射的激光束(1)经所述聚焦镜(3)聚焦形成线性光斑并折射入所述α角区域的角端，所述激光发生器和聚焦镜(3)沿着Y向同步往复移动，所述两个板材通过所述固定滚轮(6)和动滚轮(7)施加压力连接。


2.根据权利要求1所述的制造复合板的激光压力焊接机构，其特征在于：所述激光移动机构设有一个具有X、Y、Z三个方向移动自由度的发生器移动座，所述激光发生器安装于所述发生器移动座上。


3.根据权利要求2所述的制造复合板的激光压力焊接机构，其特征在于：所述激光移动机构包括X向驱动组件(11)、X向横梁(112)、Y向驱动组件(10)、Y向横梁(102)、Z向驱动组件(12)和Z向安装座(122)，其中两个X向横梁(112)平行设置，所述Y向横梁(102)两端分别与不同X向横梁(112)滑动连接，每个X向横梁(112)上均设有X向驱动组件(11)，且Y向横梁(102)端部分别通过对应的X向驱动组件(11)驱动沿着X向同步移动,所述Z向安装座(122)与Y向横梁(102)滑动连接，Y向驱动组件(10)设于Y向横梁(102)上，且所述Z向安装座(122)通过所述Y向驱动组件(10)驱动沿着Y向移动，Z向驱动组件(12)安装于所述Z向安装座(122)上，且所述发生器移动座通过所述Z向驱动组件(...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷侃锋，张军，李仕海，朱思俊，赵明扬，
申请(专利权)人：江苏省扬州数控机床研究院，中国科学院沈阳自动化研究所扬州工程技术研究中心，沈阳自动化研究所昆山智能装备研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32