专利名称：一种焊接装置及使用该焊接装置焊接工件的方法
技术领域：
本发明涉及特种加工领域，尤其涉及一种焊接装置及使用该焊接装置焊接工件的方法。
背景技术：
异种金属材料焊接是焊接技术领域中的重要难题，由于异种金属在物理性能、化学性能等方面的显著差异，导致其焊接过程比同种金属要复杂得多。现有技术中人们一般采用电子束焊接方法、搅拌摩擦焊接方法、不预热焊丝焊接方法及电子束和激光束复合焊接方法，由于初始金属材料的晶粒较大，在焊接过程中产生的焊接热效应会导致焊料与初始金属结合深度不够，并且不同材料之间的焊接可能会导致泄露，接头位置抗拉强度可能较低。因此有必要提供一种解决上述技术问题的焊接装置及使用该焊接装置焊接工件的方法。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是提供一种增强焊接接头抗拉强度的焊接装置及使用该焊接装置焊接工件的方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种焊接装置，该焊接装置包括计算机控制系统、纳秒激光发生器、光纤激光器、工作台、全反镜及用于调整全反镜方向的调整架，所述纳秒激光发生器、光纤激光器及工作台由计算机控制系统控制，所述工作台设有用于夹持工件的夹具。本发明的有益效果通过采用上述焊接装置焊接工件，可使环形凹槽表层晶粒细化，增加焊料与环形凹槽表层的结合强度，从而提高焊接接头抗拉强度。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种焊接方法，其焊接步骤为 A)取第一工件及第二工件，所述第一、第二工件均为圆柱形，所述第二工件设有收容第一工件的收容槽，所述收容槽设有开口，所述第二工件在收容槽的开口处设有环形凹部，B)首先将第一工件安装入第二工件的收容槽内，从而在环形凹部与第一工件的外侧面之间形成环形凹槽，然后将安装后的两个工件放置在工作台的夹具上进行夹持；C)通过计算机控制系统控制纳秒激光发生器向环形凹槽的表层发射冲击用激光束以细化表层晶粒，接着用调整架调整全反镜的方向；D)将焊料放置于环形凹槽内，接着通过计算机控制系统控制光纤激光器向环形凹槽内的焊料发射焊接用激光束。本发明的有益效果通过采用上述焊接方法焊接工件，可使环形凹槽表层晶粒细化，增加焊料与环形凹槽表层的结合强度，从而提高焊接接头抗拉强度。
图1为本发明中焊接装置的示意图，其中展示了第一工件与第二工件安装后的示意图。图1中1、计算机控制系统，100、焊接装置，2、纳秒激光发生器，20、冲击用激光束，3、光纤激光器，30、焊接用激光束，4、工作台，40、夹具，5、全反镜，6、调整架，7、焊料喷嘴，8、第一工件，80、第一螺纹，9、第二工件，90、收容槽，91、开口，92、第二螺纹，93、环形凹槽。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，但本发明不应仅限于实施例。请参阅图1，一种焊接装置100，该焊接装置100包括计算机控制系统1、纳秒激光发生器2、光纤激光器3、工作台4、全反镜5及用于调整全反镜5方向的调整架6，所述纳秒激光发生器2、光纤激光器3及工作台4由计算机控制系统1控制，所述工作台4设有用于夹持工件的夹具40。所述焊接装置100还包括一焊料喷嘴7，所述纳秒激光发生器2、光纤激光器3、工作台4及焊料喷嘴7均由计算机控制系统1控制，所述纳秒激光发生器2用于发射冲击用激光束20，所述光纤激光器3用于发射焊接用激光束30，所述计算机控制系统1可控制冲击用激光束20和焊接用激光束30的发射及发射频率，可调整冲击用激光束 20和焊接用激光束30的的聚焦位置及处理位置，还可控制工作台4的移动。一种使用上述焊接装置100焊接工件的焊接方法，其焊接步骤为A)取第一工件 8及第二工件9，所述第一、第二工件8、9均为圆柱形，所述第二工件9设有收容第一工件8 的收容槽90，所述收容槽90设有开口 91，所述第二工件9在收容槽90的开口 91处设有环形凹部，所述第一工件8及第二工件9均由金属材料制成，在本实施方式中，所述第一工件8 由不锈钢制成，所述第二工件9由铝制成，当然在其他实施方式中，所述第一工件8及第二工件9既可由同种金属材料制成，也可由异种材料制成。所述第一工件8的外侧设有第一螺纹80，所述第二工件9的收容槽90的槽壁设有与第一螺纹80相配合的第二螺纹92，所述第一螺纹80与第二螺纹92的公称直径相等，所述第一工件8与第二工件9通过采用螺纹连接以实现第一工件8和第二工件9的精确定位；B)首先将第一工件8安装入第二工件 9的收容槽90内，从而在环形凹部与第一工件8的外侧面之间形成环形凹槽93，所述环形凹槽93的截面为三角形或直角梯形。然后将安装后的两个工件放置在工作台4的夹具40 上进行夹持；C)通过计算机控制系统1控制纳秒激光发生器2向环形凹槽93的表层发射冲击用激光束20以细化表层晶粒，通过以激光束作为环形凹槽93表层晶粒细化的力源，属于非接触式加工，工艺简单，接着用调整架6调整全反镜5的方向，从而控制冲击用激光束 20沿环形凹槽93顺时针或逆时针冲击；D)将焊料放置于环形凹槽93内，在本实施方式中， 是采用焊料喷嘴7将焊料放置于环形凹槽93内的，所述焊料喷嘴7由计算机控制系统1控制，当然，在其他实施方式中，也可直接由人工操作将焊料放置于环形凹槽93内，接着通过计算机控制系统1控制光纤激光器3向环形凹槽93内的焊料发射焊接用激光束30，焊接用激光束30可完成第一工件8与第二工件9之间的柔性焊接。本发明通过采用上述焊接装置100及上述焊接方法，可使环形凹槽93表层晶粒细化，增加焊料与环形凹槽93表层的结合强度，从而提高焊接接头抗拉强度。
权利要求
1.一种焊接装置，其特征在于该焊接装置包括计算机控制系统、纳秒激光发生器、 光纤激光器、工作台、全反镜及用于调整全反镜方向的调整架，所述纳秒激光发生器、光纤激光器及工作台由计算机控制系统控制，所述工作台设有用于夹持工件的夹具。
2.根据权利要求1所述的一种焊接装置，其特征在于所述焊接装置还包括一焊接喷嘴，该焊接喷嘴由计算机控制系统控制。
3.一种使用权利要求1所述的焊接装置焊接工件的方法，该焊接方法的焊接步骤为A)取第一工件及第二工件，所述第一、第二工件均为圆柱形，所述第二工件设有收容第一工件的收容槽，所述收容槽设有开口，所述第二工件在收容槽的开口处设有环形凹部；B)首先将第一工件安装入第二工件的收容槽内，从而在环形凹部与第一工件的外侧面之间形成环形凹槽，然后将安装后的两个工件放置在工作台的夹具上进行夹持；C)通过计算机控制系统控制纳秒激光发生器向环形凹槽的表层发射冲击用激光束以细化表层晶粒，接着用调整架调整全反镜的方向；D)将焊料放置于环形凹槽内，接着通过计算机控制系统控制光纤激光器向环形凹槽内的焊料发射焊接用激光束。
4.如权利要求3所述的焊接工件的方法，其特征在于所述步骤A)中的所述第一工件及第二工件均由金属材料制成，所述第一工件的外侧设有第一螺纹，所述第二工件的收容槽的槽壁设有与第一螺纹相配合的第二螺纹。
5.如权利要求4所述的焊接工件的方法，其特征在于所述环形凹槽的截面为三角形或直角梯形。
全文摘要
本发明公开了一种焊接装置，该焊接装置包括计算机控制系统、纳秒激光发生器、光纤激光器、工作台、全反镜及用于调整全反镜方向的调整架，所述纳秒激光发生器、光纤激光器及工作台由计算机控制系统控制，所述工作台设有用于夹持工件的夹具，通过采用上述焊接装置焊接工件，可使环形凹槽表层晶粒细化，增加焊料与环形凹槽表层的结合强度，从而提高焊接接头抗拉强度。
文档编号B23K26/42GK102151993SQ201110113530
公开日2011年8月17日 申请日期2011年5月4日 优先权日2011年5月4日
发明者张永康, 张磊, 戴峰泽, 殷劲松, 罗开玉, 鲁金忠 申请人:张家港富瑞特种装备股份有限公司