CN109048034A - 基于自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的装置及方法，涉及激光冲击压力焊接领域，包括激光加载系统、控制系统、放置转换系统、焊接系统、中间层自动喷涂系统和三维移动平台系统；激光加载系统包括聚焦透镜、透镜支架、透镜高度调节器、反射镜；控制系统包括计算机、强脉冲激光控制器、气压控制器、步进电机控制器、中间层喷涂控制器和三维移动平台控制器；放置转换系统包括放置平台和转换平台；焊接系统包括约束层、吸收层和焊接加工底座；中间层自动喷涂系统包括中间层喷涂装置；通过添加放置转换系统和中间层自动喷涂系统，对基板表面喷涂中间层，然后加载激光对喷有涂层的基板进行冲击焊接以获得更好的焊接质量。

Description

基于自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的装置及方法
技术领域
本发明属于机械制造中激光冲击压力焊接领域，尤其是涉及到基于自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的装置及方法。
背景技术
近年来，随着现代工业技术的快速发展，科学技术发展的日新月异，产品的微型化、精密化和轻型化成为制造业发展的重要趋势之一，因此，与之相关的微器件焊接技术的研究显得愈加重要。然而传统的金属箔材连接技术已经无法满足应用于微零件的新型金属箔材的发展需求，解决好应用于微零件的两层金属箔材连接的问题对于现代工业产品的质量提高和成本降低具有重要意义。激光冲击压力焊接是一种相对较新的高速冲击压力焊接技术，其焊接结合基本原理与爆炸焊接和电磁脉冲焊接相同，都是利用两块金属板以适当的冲击角度高速碰撞，当上层板和下层板的碰撞角度和冲击速度超过临界值时，在碰撞界面的强塑性剪切变形和高温高压的作用下会发生固态冶金结合。由于脉冲激光参数可控性强且不受材料导电性的限制，因此在微器件焊接领域具有很大的发展潜力。然而在对一些异种难焊金属材料时，采用激光冲击焊接直接对金属箔板焊接难度较大，仍然存在一些异种材料不可焊接或焊接困难的现象。因此，需要改善现有的焊接工艺以获取更好的焊接质量。
申请号为201610671249.4的中国专利提出了一种激光冲击焊接装置及其方法，该发明通过使焊接装置中的上层板加工倒梯形台阶，便于形成冲击焊接所需要的冲击角度和冲击速度。克服了传统激光冲击焊接方法中上层板与下层板之间必须给定一定飞行距离的局限性，解决了上层板尺寸受激光光斑尺寸限制的问题。但对于难以焊接的金属材料仍然难以焊接成功。公开号为CN 103722291A的专利介绍了一种真空环境下冲击角度连续可调的激光冲击焊接装置，虽然冲击角度连续可调，可以获得不同角度下的焊接状态，但是对激光冲击焊接异种难焊金属的改善仍然不大。
发明内容
针对现有技术中冲击焊接的不足，本发明提供了一种基于自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的装置及方法，通过添加放置转换系统和中间层自动喷涂系统，首先对基板表面喷涂中间层，然后加载激光对喷有涂层的基板进行冲击焊接，由于涂层可以间接的改变基板上表面的表面属性，如屈服强度、导热率、熔点等，喷涂的涂层常温下易与复板焊接，在激光冲击作用下能够形成有效的固态焊接；并且整个焊接过程工作可靠，自动化程度高，可以有效的提高焊接效率。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的：
基于自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的装置，包括激光加载系统、控制系统、放置转换系统、焊接系统、中间层自动喷涂系统和三维移动平台系统；所述中间层自动喷涂系统中的中间层喷涂笔将喷涂液喷涂到放置转换系统中一侧的基板上；所述放置转换系统中另一侧的基板置于焊接系统正下方位置；所述激光加载系统发射出的激光束辐照到焊接系统中的约束层上；
所述三维移动平台系统包括L型底座和三维移动平台；所述三维移动平台安装在L型底座的上面；
所述激光加载系统包括聚焦透镜、透镜支架、透镜高度调节器、反射镜和强脉冲激光器；所述强脉冲激光器发出激光束辐照到45°布置的反光镜上，经反光镜反射到聚焦透镜上进行聚焦，聚焦后的激光束打到焊接系统中约束层的正上方；所述聚焦透镜安装在透镜支架上，透镜支架安装在透镜高度调节器上，且透镜支架可通过透镜高度调节器进行高度调节；透镜高度调节器安装在L型底座的竖直侧边上；
所述控制系统包括计算机、强脉冲激光控制器、中间层喷涂控制器、气压控制器、步进电机控制器、和三维移动平台控制器；所述强脉冲激光控制器、中间层喷涂控制器、气压控制器、步进电机控制器和三维移动平台控制器的一端均与计算机通过电信号相连接；所述强脉冲激光控制器的另一端与强脉冲激光器通过电信号相连接；所述中间层喷涂控制器的另一端与中间层喷涂机通过电信号相连接；所述气压控制器的另一端与第一气缸、第二气缸、第三气缸通过电信号相连接；所述步进电机控制器(18的另一端与转换电机通过电信号相连接；所述三维移动平台控制器另一端与三维移动平台通过电信号相连接；
所述焊接系统包括约束层、约束层支架、约束层高度调节器、吸收层和焊接加工底座；所述约束层置于约束层支架上，约束层支架安装在约束层高度调节器上，约束层支架可通过约束层高度调节器进行高度调节；约束层高度调节器安装在L型底座的竖直侧边上；所述焊接加工底座安装在三维移动平台上；
所述放置转换系统包括基板安放平台、销钉、平行连杆、放置平台、第一推杆、第一气缸、转换支架、转换电机、转换平台；所述转换平台安装在三维移动平台上；所述转换电机安装在转换平台上并控制转换支架的旋转；所述第一气缸安装在转换支架上，并随转换支架旋转；第一气缸控制第一推杆的伸缩移动；所述放置平台与第一推杆相连接；所述放置平台两侧左右对称设置有平行连杆的一端；平行连杆的另一端通过销钉与基板安放平台；所述基板安放平台上放置有基板；
所述中间层自动喷涂系统包括自动喷涂平台、第二气缸、第二推杆、滑块、中间层喷涂笔、喷涂笔夹持器、第三推杆、第三气缸和中间层喷涂机；所述自动喷涂平台安装在三维移动平台上；所述第二气缸和滑块安装在自动喷涂平台上并通过第二推杆相连接；所述滑块在第二气缸的带动下，可沿自动喷涂平台左右移动；
所述第三气缸安装在滑块上；第三气缸带动第三推杆运动；所述第三推杆与喷涂笔夹持器相连，所述中间层喷涂笔安装在喷涂笔夹持器上。
进一步的，所述基板安放平台的凹槽的尺寸为20mm×20mm×2mm，凹槽内放置有基板。
进一步的，所述焊接加工底座上端面中心位置开设有凹槽，尺寸为60mm×35mm×7mm，该凹槽与基板安放平台外轮廓的尺寸相匹配。
进一步的，所述中间层喷涂笔垂直于基板安放平台。
自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的方法，包括以下步骤：
S1、用砂纸将焊接件复板和基板的待焊接区域进行打磨以去除杂质和氧化层，用酒精作为清洗剂将焊接件复板和基板擦拭干净，自然晾干以获得清洁的表面；
S2、在约束层下面喷涂一层黑漆，作为吸收层，将步骤S1中预处理的焊接件复板贴在吸收层的下表面；
S3、将基板放置在基板安放平台的凹槽内，通过计算机控制气缸控制器，通过气缸控制器分别控制第二气缸和第三气缸，使得中间层喷涂笔位于基板的边缘处，控制中间层喷涂控制器使得中间层喷涂机工作，随后重新通过计算机控制气缸控制器使中间层喷涂笔循环运动，将整个基板上表面都喷上中间层；
S4、通过步进电机控制器控制转换电机旋转180°，使已经喷涂中间层的复板位于焊接加工底座的正上方，控制第一气缸使第一推杆收缩，使基板安放平台卡在焊接加工底座的凹槽内；与此同时，在放置转换系统的另一边重复S3的步骤；
S5、调节透镜高度调节器使得激光聚焦在步骤S2中的吸收层上，调节光斑直径；在达到要求一定的超声波振动时间后，控制强脉冲激光器对复板进行单次冲击，激光到达吸收层上表面，吸收层表面部分被气化和电离后产生高温高压等离子体，等离子体迅速向外喷溅膨胀，其反作用力可形成冲击波，焊接件复板在冲击波作用下，高速撞击到焊接件基板上，在碰撞界面的强塑性剪切变形和高温高压的作用发生固态冶金结合；
S6、完成一次焊接之后，计算机控制气压控制器，气压控制器控制第一气缸伸出，使得基板安放平台远离焊接加工底座，通过步进电机控制器控制转换电机旋转180°；重复步骤S2、S3、S4、S5即可得到所需要的焊接试样；
S7、清除焊接表面的黑漆，即得到光滑的焊接试样。
进一步的，所述焊接件复板的厚度为20μm～40μm，焊接件基板的厚度为50μm～100μm。
进一步的，所述焊接件复板和基板为异种金属材料。
进一步的，所述约束层为K9玻璃。
进一步的，所述K9玻璃为3mm厚。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明通过添加放置转换系统和中间层自动喷涂系统，首先对基板表面喷涂中间层，然后加载激光对喷有涂层的基板进行冲击焊接，由于涂层可以间接的改变基板上表面的表面属性，如屈服强度、导热率、熔点等，喷涂的中间层常温下易与复板焊接，在激光冲击作用下能够形成有效的固态焊接；本发明中所述的放置转换系统和中间层自动喷涂系统，自动化程度高，保证焊接过程稳定高效。
附图说明
图1是本发明中基于自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的结构示意图；
图2是本发明中图1中焊接系统结构示意图；
图3是本发明图1中放置转换平台系统的三维结构示意图；
图4是本发明图1中自动喷涂中间层系统的三维结构示意图；
图5是本发明图4中自动喷涂中间层系统的二维结构组合图；
附图标记如下：
1-L型底座；2-三维移动平台；3-焊接加工底座；4-约束层高度调节器；5-约束层支架；6-约束层；7-吸收层；8-复板；9-透镜高度调节器；10-透镜支架；11-聚焦透镜；12-反射镜；13-强脉冲激光器；14-强脉冲激光控制器；15-计算机；16-中间层喷涂控制器；17-气压控制器；18-步进电机控制器；19-三维移动平台控制器；20-自动喷涂系统；21-中间层输送管；22-放置转换系统；23-基板；24-基板安放平台；25-销钉；26-平行连杆；27-放置平台；28-第一推杆；29-第一气缸；30-转换支架；31-转换电机；32-转换平台；33-自动喷涂平台；34-第二气缸；35-第二推杆；36-滑块；37-中间层喷涂笔；38-喷涂笔夹持器；39-第三推杆；40-第三气缸；41-中间层喷涂机。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
结合附图1所示为本发明所述在基于自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的装置的一种实施方式，所述装置包括激光加载系统、控制系统、放置转换系统、焊接系统、中间层自动喷涂系统和三维移动平台系统；所述中间层自动喷涂系统中的中间层喷涂笔37将喷涂液喷涂到放置转换系统中的一侧的基板23上；所述放置转换系统中的另一侧基板23置于焊接系统正下方位置；所述激光加载系统发射出的激光束辐照到焊接系统中的约束层6上；
所述三维移动平台系统包括L型底座1和三维移动平台2；所述三维移动平台2安装在L型底座1的上面；
所述激光加载系统包括聚焦透镜11、透镜支架10、透镜高度调节器9、反射镜12和强脉冲激光器13；所述强脉冲激光器13发出激光发射到45°布置的反光镜12上，经反光镜12反射到聚焦透镜11上进行聚焦，聚焦后的激光打到焊接系统中约束层6的正上方；所述聚焦透镜11安装在透镜支架10上，透镜支架10安装在透镜高度调节器9上，且透镜支架10可通过透镜高度调节器9进行高度调节；透镜高度调节器9安装在L型底座1的侧边上；
所述控制系统包括计算机15、强脉冲激光控制器14、中间层喷涂控制器16、气压控制器17、步进电机控制器18、和三维移动平台控制器19；所述强脉冲激光控制器14、中间层喷涂控制器16、气压控制器17、步进电机控制器18、和三维移动平台控制器19的一端均与计算机15通过电信号相连接；所述强脉冲激光控制器14另一端与强脉冲激光器13通过电信号相连接；所述中间层喷涂控制器16另一端与中间层喷涂机41通过电信号相连接；所述气压控制器17另一端与第一气缸29、第二气缸34、第三气缸40通过电信号相连接；所述步进电机控制器18另一端与转换电机31通过电信号相连接；所述三维移动平台控制器19另一端与三维移动平台2通过电信号相连接；
所述焊接系统包括约束层6、约束层支架5、约束层高度调节器4、吸收层23、和焊接加工底座3；所述约束层6置于约束层支架5上，约束层支架5安装在约束层高度调节器4上，约束层支架5可通过约束层高度调节器4进行高度调节；约束层高度调节器4垂直安装在L型底座1的侧边上；所述焊接加工底座3安装在三维移动平台2上；
结合附图2和3所示，所述放置转换系统包括基板安放平台24、销钉25、平行连杆26、放置平台27、第一推杆28、第一气缸29、转换支架30、转换电机31、转换平台32；所述转换平台32安装在三维移动平台2上；所述转换电机31安装在转换平台32上并控制转换支架30的旋转；
所述第一气缸29安装在转换支架30上，并随转换支架30旋转；第一气缸29控制第一推杆28的伸缩移动；所述放置平台27与第一推杆28相连接；所述放置平台27两侧左右对称设置有平行连杆26的一端；平行连杆26的另一端通过销钉25与基板安放平台24；所述基板安放平台24上放置有基板23；所述基板安放平台24的凹槽的尺寸为20mm×20mm×2mm；所述焊接加工底座设有中间凹槽，尺寸为60mm×35mm×7mm，与基板安放平台24外轮廓的尺寸相匹配；
结合附图4和5所示，所述中间层自动喷涂系统包括自动喷涂平台33、第二气缸34、第二推杆35、滑块36、中间层喷涂笔37、喷涂笔夹持器38、第三推杆39、第三气缸40和中间层喷涂机41；所述自动喷涂平台33安装在三维移动平台2上；所述第二气缸34和滑块36安装在自动喷涂平台33上并通过第二推杆35相连接；所述滑块36在第二气缸34的带动下，可沿自动喷涂平台33左右移动；
所述第三气缸40安装在滑块36上；第三气缸40带动第三推杆39运动；所述第三推杆39与喷涂笔夹持器38相连，所述中间层喷涂笔37安装在喷涂笔夹持器38上。
本发明还提供了基于自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的方法，具体包括以下步骤：
S1、用砂纸将焊接件复板8和焊接件基板23的待焊接区域进行打磨以去除杂质和氧化层，用酒精作为清洗剂将焊接件复板8和焊接件基板23擦拭干净，自然晾干以获得清洁的表面；
S2、在约束层6下面喷涂一层黑漆，作为吸收层7，将步骤S1中预处理的焊接件复板8贴在吸收层7的下表面；
S3、将基板23放置在基板安放平台24的凹槽内，通过计算机15控制气缸控制器17，通过气缸控制器17分别控制第二气缸34和第三气缸40，使得中间层喷涂笔37位于基板23的边缘处，控制中间层喷涂控制器16使得中间层喷涂机41工作，随后重新通过计算机15控制气缸控制器17使中间层喷涂笔37循环运动，将整个基板23上表面都喷上中间层；
S4、通过步进电机控制器18控制转换电机31旋转180°，使已经喷涂中间层的复板23位于焊接加工底座2的正上方，控制第一气缸29使第一推杆28收缩，使基板安放平台24卡在焊接加工底座2的凹槽内；与此同时，在放置转换系统22的另一边重复S3的步骤；
S5、调节透镜高度调节器9使得激光聚焦在步骤S2中的吸收层7上，调节光斑直径；在达到要求一定的超声波振动时间后，控制强脉冲激光器13对复板8进行单次冲击，激光到达吸收层7上表面，吸收层7表面部分被气化和电离后产生高温高压等离子体，等离子体迅速向外喷溅膨胀，其反作用力可形成冲击波，焊接件复板8在冲击波作用下，高速撞击到焊接件基板23上，在碰撞界面的强塑性剪切变形和高温高压的作用发生固态冶金结合；
S6、完成一次焊接之后，计算机15控制气压控制器17，气压控制器17控制第一气缸29伸出，使得基板安放平台24远离焊接加工底座3，通过步进电机控制器18控制转换电机31旋转180°；重复步骤S2、S3、S4、S5即可得到所需要的焊接试样；
S7、清除焊接表面的黑漆，即得到光滑的焊接试样。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.基于自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的装置，其特征在于，包括激光加载系统、控制系统、放置转换系统、焊接系统、中间层自动喷涂系统和三维移动平台系统；所述中间层自动喷涂系统中的中间层喷涂笔(37)将喷涂液喷涂到放置转换系统中一侧的基板(23)上；所述放置转换系统中另一侧的基板(23)置于焊接系统正下方位置；所述激光加载系统发射出的激光束辐照到焊接系统中的约束层(6)上；
所述三维移动平台系统包括L型底座(1)和三维移动平台(2)；所述三维移动平台(2)安装在L型底座(1)的上面；
所述激光加载系统包括聚焦透镜(11)、透镜支架(10)、透镜高度调节器(9)、反射镜(12)和强脉冲激光器(13)；所述强脉冲激光器(13)发出激光束辐照到45°布置的反光镜(12)上，经反光镜(12)反射到聚焦透镜(11)上进行聚焦，聚焦后的激光束打到焊接系统中约束层(6)的正上方；所述聚焦透镜(11)安装在透镜支架(10)上，透镜支架(10)安装在透镜高度调节器(9)上，且透镜支架(10)可通过透镜高度调节器(9)进行高度调节；透镜高度调节器(9)安装在L型底座(1)的竖直侧边上；
所述控制系统包括计算机(15)、强脉冲激光控制器(14)、中间层喷涂控制器(16)、气压控制器(17)、步进电机控制器(18)、和三维移动平台控制器(19)；所述强脉冲激光控制器(14)、中间层喷涂控制器(16)、气压控制器(17)、步进电机控制器(18)和三维移动平台控制器(19)的一端均与计算机(15)通过电信号相连接；所述强脉冲激光控制器(14)的另一端与强脉冲激光器(13)通过电信号相连接；所述中间层喷涂控制器(16)的另一端与中间层喷涂机(41)通过电信号相连接；所述气压控制器(17)的另一端与第一气缸(29)、第二气缸(34)、第三气缸(40)通过电信号相连接；所述步进电机控制器(18的另一端与转换电机(31)通过电信号相连接；所述三维移动平台控制器(19)另一端与三维移动平台(2)通过电信号相连接；
所述焊接系统包括约束层(6)、约束层支架(5)、约束层高度调节器(4)、吸收层(23)和焊接加工底座(3)；所述约束层(6)置于约束层支架(5)上，约束层支架(5)安装在约束层高度调节器(4)上，约束层支架(5)可通过约束层高度调节器(4)进行高度调节；约束层高度调节器(4)安装在L型底座(1)的竖直侧边上；所述焊接加工底座(3)安装在三维移动平台(2)上；
所述放置转换系统包括基板安放平台(24)、销钉(25)、平行连杆(26)、放置平台(27)、第一推杆(28)、第一气缸(29)、转换支架(30)、转换电机(31)、转换平台(32)；所述转换平台(32)安装在三维移动平台(2)上；所述转换电机(31)安装在转换平台(32)上并控制转换支架(30)的旋转；所述第一气缸(29)安装在转换支架(30)上，并随转换支架(30)旋转；第一气缸(29)控制第一推杆(28)的伸缩移动；所述放置平台(27)与第一推杆(28)相连接；所述放置平台(27)两侧左右对称设置有平行连杆(26)的一端；平行连杆(26)的另一端通过销钉(25)与基板安放平台(24)；所述基板安放平台(24)上放置有基板(23)；
所述中间层自动喷涂系统包括自动喷涂平台(33)、第二气缸(34)、第二推杆(35)、滑块(36)、中间层喷涂笔(37)、喷涂笔夹持器(38)、第三推杆(39)、第三气缸(40)和中间层喷涂机(41)；所述自动喷涂平台(33)安装在三维移动平台(2)上；所述第二气缸(34)和滑块(36)安装在自动喷涂平台(33)上并通过第二推杆(35)相连接；所述滑块(36)在第二气缸(34)的带动下，可沿自动喷涂平台(33)左右移动；
所述第三气缸(40)安装在滑块(36)上；第三气缸(40)带动第三推杆(39)运动；所述第三推杆(39)与喷涂笔夹持器(38)相连，所述中间层喷涂笔(37)安装在喷涂笔夹持器(38)上。
2.根据权利要求1所述的基于自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的装置，其特征在于，所述基板安放平台(24)的凹槽的尺寸为20mm×20mm×2mm，凹槽内放置有基板(23)。
3.根据权利要求1所述的基于自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的装置，其特征在于，所述焊接加工底座(3)上端面中心位置开设有凹槽，尺寸为60mm×35mm×7mm，该凹槽与基板安放平台(24)外轮廓的尺寸相匹配。
4.根据权利要求1所述的基于自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的装置，其特征在于，所述中间层喷涂笔(37)垂直于基板安放平台(24)。
5.自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、用砂纸将焊接件复板(8)和基板(23)的待焊接区域进行打磨以去除杂质和氧化层，用酒精作为清洗剂将焊接件复板(8)和基板(23)擦拭干净，自然晾干以获得清洁的表面；
S2、在约束层(6)下面喷涂一层黑漆，作为吸收层(7)，将步骤S1中预处理的焊接件复板(8)贴在吸收层(7)的下表面；
S3、将基板(23)放置在基板安放平台(24)的凹槽内，通过计算机(15)控制气缸控制器(17)，通过气缸控制器(17)分别控制第二气缸(34)和第三气缸(40)，使得中间层喷涂笔(37)位于基板(23)的边缘处，控制中间层喷涂控制器(16)使得中间层喷涂机(41)工作，随后重新通过计算机(15)控制气缸控制器(17)使中间层喷涂笔(37)循环运动，将整个基板(23)上表面都喷上中间层；
S4、通过步进电机控制器(18)控制转换电机(31)旋转180°，使已经喷涂中间层的复板(23)位于焊接加工底座(2)的正上方，控制第一气缸(29)使第一推杆(28)收缩，使基板安放平台(24)卡在焊接加工底座(2)的凹槽内；与此同时，在放置转换系统(22)的另一边重复S3的步骤；
S5、调节透镜高度调节器(9)使得激光聚焦在步骤S2中的吸收层(7)上，调节光斑直径；在达到要求一定的超声波振动时间后，控制强脉冲激光器(13)对复板(8)进行单次冲击，激光到达吸收层(7)上表面，吸收层(7)表面部分被气化和电离后产生高温高压等离子体，等离子体迅速向外喷溅膨胀，其反作用力可形成冲击波，焊接件复板(8)在冲击波作用下，高速撞击到焊接件基板(23)上，在碰撞界面的强塑性剪切变形和高温高压的作用发生固态冶金结合；
S6、完成一次焊接之后，计算机(15)控制气压控制器(17)，气压控制器(17)控制第一气缸(29)伸出，使得基板安放平台(24)远离焊接加工底座(3)，通过步进电机控制器(18)控制转换电机(31)旋转180°；重复步骤S2、S3、S4、S5即可得到所需要的焊接试样；
S7、清除焊接表面的黑漆，即得到光滑的焊接试样。
6.根据权利要求5所述的自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的方法，其特征在于，所述焊接件复板(8)的厚度为20μm～40μm，焊接件基板(23)的厚度为50μm～100μm。
7.根据权利要求5所述的自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的方法，其特征在于，所述焊接件复板(8)和基板(23)为异种金属材料。
8.根据权利要求5所述的自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的方法，其特征在于，所述约束层(6)为K9玻璃。
9.根据权利要求8所述的自动喷涂中间层的激光冲击焊接金属箔板的方法，其特征在于，所述K9玻璃为3mm厚。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115026402A (zh) * 2022-08-10 2022-09-09 太原科技大学 一种镁/钛合金板搭接接头的磁脉冲焊接方法
US20220314375A1 (en) * 2019-09-13 2022-10-06 Ohio State Innovation Foundation Methods for and devices prepared from shape material alloy welding

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005272989A (ja) * 2004-03-26 2005-10-06 Toshiba Corp パルスレーザ表面処理方法
CN102166687A (zh) * 2011-01-24 2011-08-31 河南理工大学 一种耐热钢管瞬时液相扩散连接中间层合金的制备方法
CN203356896U (zh) * 2013-06-07 2013-12-25 盐城平安机械有限公司 一种焊接夹具
CN104759724A (zh) * 2015-05-07 2015-07-08 东北石油大学 使用激光加热连接超长硬质合金的焊接方法
CN105081576A (zh) * 2015-08-25 2015-11-25 江苏大学 一种利用激光空化提高水泵叶轮强度的装置及方法
CN205704222U (zh) * 2016-06-20 2016-11-23 杜彦东 三轴联动式精密定位喷涂机器人
CN106457465A (zh) * 2014-06-19 2017-02-22 麦格纳国际公司 用于对预涂覆片状金属板工件进行激光焊接的方法和系统
CN107252974A (zh) * 2017-07-19 2017-10-17 晋江盾研机械设计有限公司 一种零件加工用可涂抹涂层的激光焊接设备
CN107378234A (zh) * 2017-08-15 2017-11-24 江苏大学 超声振动辅助高速冲击压力焊接金属箔板的装置及方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005272989A (ja) * 2004-03-26 2005-10-06 Toshiba Corp パルスレーザ表面処理方法
CN102166687A (zh) * 2011-01-24 2011-08-31 河南理工大学 一种耐热钢管瞬时液相扩散连接中间层合金的制备方法
CN203356896U (zh) * 2013-06-07 2013-12-25 盐城平安机械有限公司 一种焊接夹具
CN106457465A (zh) * 2014-06-19 2017-02-22 麦格纳国际公司 用于对预涂覆片状金属板工件进行激光焊接的方法和系统
CN104759724A (zh) * 2015-05-07 2015-07-08 东北石油大学 使用激光加热连接超长硬质合金的焊接方法
CN105081576A (zh) * 2015-08-25 2015-11-25 江苏大学 一种利用激光空化提高水泵叶轮强度的装置及方法
CN205704222U (zh) * 2016-06-20 2016-11-23 杜彦东 三轴联动式精密定位喷涂机器人
CN107252974A (zh) * 2017-07-19 2017-10-17 晋江盾研机械设计有限公司 一种零件加工用可涂抹涂层的激光焊接设备
CN107378234A (zh) * 2017-08-15 2017-11-24 江苏大学 超声振动辅助高速冲击压力焊接金属箔板的装置及方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220314375A1 (en) * 2019-09-13 2022-10-06 Ohio State Innovation Foundation Methods for and devices prepared from shape material alloy welding
CN115026402A (zh) * 2022-08-10 2022-09-09 太原科技大学 一种镁/钛合金板搭接接头的磁脉冲焊接方法
CN115026402B (zh) * 2022-08-10 2022-11-22 太原科技大学 一种镁/钛合金板搭接接头的磁脉冲焊接方法

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