随焊摆动超声辅助激光焊接装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114769877A(43)申请公布日2022.07.22(21)申请号202210694908.1(22)申请日2022.06.20(71)申请人中山大学地址510275广东省广州市海珠区新港西路135号(72)发明人胡琰莹湛亚琪马显锋杨卫岐(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245专利代理师梁睦宇(51)Int.Cl.B23K26/346(2014.01)B23K26/70(2014.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称随焊摆动超声辅助激光焊接装置及方法(57)摘要本发明公开了一种随焊摆动超声辅助激光焊接装置及方法，其中随焊摆动超声辅助激光焊接装置包括基座、激光器、超声器、轴向移动机构和摆动机构；所述激光器安装于基座的工作台上方，轴向移动机构通过支撑架安装于基座上，所述超声器安装于轴向移动机构；所述摆动机构包括曲线轨道、齿轮、传动轴和电机，所述电机安装于基座的一侧，所述传动轴的一端与电机的动力输出轴连接，所述传动轴的另一端通过轴承座安装于基座的另一侧，所述齿轮通过传动轴安装于曲线轨道内，所述齿轮与曲线轨道的内齿啮合，所述曲线轨道的一端与轴向移动机构连接。本发明可加速熔池排气消除气孔缺陷，并有效打碎粗大一次枝晶从而增加形核质点，细化焊缝组织，提升焊接质量。CN114769877ACN114769877A权利要求书1/1页1.随焊摆动超声辅助激光焊接装置，其特征在于：包括基座、激光器、超声器、轴向移动机构和摆动机构；所述激光器安装于基座的工作台上方，轴向移动机构通过支撑架安装于基座上，所述超声器安装于轴向移动机构；所述摆动机构包括曲线轨道、齿轮、传动轴和电机，所述电机安装于基座的一侧，所述传动轴的一端与电机的动力输出轴连接，所述传动轴的另一端通过轴承座安装于基座的另一侧，所述齿轮通过传动轴安装于曲线轨道内，且所述齿轮与曲线轨道的内齿啮合，所述曲线轨道的一端与轴向移动机构连接。2.根据权利要求1所述的随焊摆动超声辅助激光焊接装置，其特征在于：所述曲线轨道包括2个圆弧段和2个半圆段，2个圆弧段的两端分别与2个半圆段的两端连接；其中1个圆弧段的内侧面设有与齿轮啮合的内齿。3.根据权利要求1所述的随焊摆动超声辅助激光焊接装置，其特征在于：所述轴向移动机构包括驱动单元、固定座和光轴，所述固定座的上端安装于支撑架，所述光轴安装于固定座，所述超声器通过连接架与光轴连接，所述驱动单元安装于固定座，且所述驱动单元与连接架连接，所述固定座的背面与曲线轨道的一端固定连接。4.根据权利要求3所述的随焊摆动超声辅助激光焊接装置，其特征在于：所述驱动单元包括气缸和气泵，所述气缸与气泵连接，所述气缸的缸体安装于固定座，所述气缸的伸缩杆与连接架连接。5.根据权利要求1所述的随焊摆动超声辅助激光焊接装置，其特征在于：所述支撑架包括底座、横梁和2条立柱，2条立柱的下端通过相应的底座固定于基座的两侧，所述立柱的下端两侧设有三角撑；所述横梁的两端通过轴承分别安装于立柱的上端，所述横梁的中部与轴向移动机构连接。6.随焊摆动超声辅助激光焊接方法，其特征在于：采用权利要求1~5任意一项所述的随焊摆动超声辅助激光焊接装置，包括以下步骤：S1、将被焊工件固定在工作台上，并将激光器移动至被焊工件上方的起始位置；S2、设置激光器、超声器和电机的参数；S3、启动气泵、超声器、电机和激光电源，当被焊工件在工作台的带动下以一定速度沿焊接方向移动时，气缸驱动超声器沿超声器的轴线方向移动，同时电机通过传动轴、齿轮和曲线轨道驱动超声器往复摆动，以实现随焊摆动超声场辅助激光焊接。7.根据权利要求6所述的随焊摆动超声辅助激光焊接方法，其特征在于：在步骤S3中，工作台带动被焊工件的移动速度为50‑3000mm/min。8.根据权利要求6所述的随焊摆动超声辅助激光焊接方法，其特征在于：步骤S3中，电机的动力输出轴的旋转速度为10‑200rpm。2CN114769877A说明书1/4页随焊摆动超声辅助激光焊接装置及方法技术领域[0001]本发明涉及焊接技术，具体涉及一种随焊摆动超声辅助激光焊接装置及方法。背景技术[0002]激光焊接与传统熔焊方法相比，具有能量密度高、焊接速度快、单面焊双面成形等优点，已经在航空航天、武器制造、船舶制造、汽车制造、压力容器制造等多个领域中有广泛应用。然而，焊接过程中激光束的热作用使得焊缝金属发生熔化和凝固，不可避免引起组织粗大和焊缝内部气孔问题，从而严重降低接头的承载能力。在焊接过程中施加超声，可以促进气泡逸出焊缝。然而传统超声辅助激光焊接的超声振动装置都固定于焊缝的前方或后方，且超声头端部与焊点之间距离不变，使焊缝处于静态声场作用中。静态声场中驻波点振幅为零，不利于气泡