CN112935547A - 一种利用激光冲击波焊接金属的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用激光冲击波焊接金属的装置及方法，属于激光冲击焊接技术领域，能够解决现有冷焊接技术中可焊接材料种类较少、形状单一、可控性差，只能焊接薄形或微型材料的问题。所述装置包括：激光输出单元、冲击焊接头和焊接槽；冲击焊接头设置在激光输出单元的输出光路上；焊接槽设置在冲击焊接头的正下方，其内设置有定位结构，定位结构用于限定两个待焊接工件的位置；焊接槽的外侧壁上连接有喷头，喷头用于向待焊接工件喷射水流，以使水流覆盖待焊接工件上的冲击焊接材料；冲击焊接头用于将脉冲激光束会聚后形成会聚光斑，并利用会聚光斑照射待焊接工件上的冲击焊接材料，以使两个待焊接工件焊接。本发明用于工件冷焊接。

Description

一种利用激光冲击波焊接金属的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种利用激光冲击波焊接金属的装置及方法，属于激光冲击焊接技术领域。

背景技术

常见的焊接技术可分为热焊接和冷焊接。传统焊接皆为热焊接，存在加热熔融焊接材料过程，会脆弱金属特性。与传统焊接不同，冷焊接不存在加热过程，大致有电磁冲击焊接(Magnetic pulse welding-MPW)、爆炸冲击焊接(Explosive welding-EW)、超声波焊接(Ultrasonic welding-UW)。电磁冲击和爆炸冲击的焊接机理相似，分别是利用强大的洛仑磁力和爆炸冲击力，发生过程为几十微秒，使工件A获得超高速度、极大的动能撞击工件B，两个待焊金属材料的接触表面间会产生界面波和射流的综合作用，表层在很高的压力波作用下可看做瞬间液体，原子在原子距离内相遇，从而在界面上形成冶金结合。超声波焊接通过超声波发生器把低频电流转换成高频电流，再转换为同频的机械振动，焊接头把高频振动动能施加到两个需焊接的物体表面，使两个物体表面相互摩擦产生塑性变形，使焊接物体分子相互扩散再结晶，实现焊接。

以上三种是目前主要的冷焊接技术，然而它们均存在各自的技术缺陷。第一，电磁冲击不能用于无导电性或者导电性很弱的材料的焊接；第二，电磁冲击所需能量大，不得小于几十千焦耳，对于脉冲储能电容器和线圈的要求极高，产业化应用还有待研究；第三，明显的爆炸冲击焊接技术在对于爆炸的方向、力度可控性上较差，焊接应力变形得不到有效地控制；第四，超声波焊接技术属于接触式的一种，只能焊接薄的金属件。

发明内容

本发明提供了一种利用激光冲击波焊接金属的装置及方法，能够解决现有冷焊接技术中可焊接材料种类较少、形状单一、可控性差，只能焊接薄形或微型材料的问题。

一方面，本发明提供了一种利用激光冲击波焊接金属的装置，所述装置包括：激光输出单元、冲击焊接头和焊接槽；所述激光输出单元用于输出脉冲激光束；所述冲击焊接头设置在所述激光输出单元的输出光路上；所述焊接槽设置在所述冲击焊接头的正下方，其内设置有定位结构，所述定位结构用于限定两个待焊接工件的位置；所述焊接槽的外侧壁上连接有喷头，所述喷头用于向所述待焊接工件喷射水流，以使所述水流覆盖所述待焊接工件上的冲击焊接材料；所述冲击焊接头用于将所述脉冲激光束会聚后形成会聚光斑，并利用所述会聚光斑照射所述待焊接工件上的冲击焊接材料，以使两个所述待焊接工件焊接。

可选的，所述装置还包括三维运动台，所述焊接槽设置在所述三维运动台上，所述三维运动台用于带动所述焊接槽在三维空间上运动。

可选的，当两个所述待焊接工件进行上下堆叠焊时，两个所述待焊接工件分别记为基板和覆板；所述覆板上涂覆有所述冲击焊接材料；所述定位结构包括基台、设置在所述基台上的两个固定夹板；两个所述固定夹板用于将所述基板固定在所述基台上；所述定位结构还包括两个定位板，所述覆板位于两个所述定位板之间，两个所述定位板远离所述覆板的一侧均设置有电动伸缩杆；所述电动伸缩杆用于带动两个所述定位板向相互靠近或远离的方向运动；所述定位板用于夹持所述覆板，以使所述覆板平行于所述基板、并与所述基板之间存在预设距离。

可选的，所述定位结构还包括设置在所述定位板和所述电动伸缩杆之间的连杆；所述连杆的一端与所述定位板固定，另一端与所述电动伸缩杆固定；所述电动伸缩杆用于通过所述连杆带动所述定位板移动。

可选的，当两个所述待焊接工件进行侧边拼接焊或点焊时，两个所述待焊接工件分别记为第一工件和第二工件，所述第一工件和所述第二工件上均涂覆有所述冲击焊接材料；在焊接之前，所述第一工件和所述第二工件的拼接处或对接点均经过毛化处理。

可选的，所述激光输出单元包括激光器、反射模块和底板；所述底板包括相对设置的上表面和下表面；所述激光器设置在所述底板的上表面，用于输出脉冲激光束；所述反射模块设置在所述底板的上表面，所述冲击焊接头设置在所述底板的下表面，所述反射模块用于将所述激光器输出的脉冲激光束反射给所述冲击焊接头。

可选的，所述反射模块内设有激光振镜，所述激光振镜由两个X、Y高速电机带动实现在X-Y平面控制激光束的高速扫描。

可选的，所述三维运动台用于带动所述焊接槽每次移动所述会聚光斑的半径长度。

可选的，所述水流覆盖所述待焊接工件上的冲击焊接材料形成约束水层，所述约束水层的厚度大于或等于5mm。

可选的，所述覆板位于所述冲击焊接头的离焦处。

可选的，所述喷头为万向喷头。

另一方面，本发明提供了一种应用上述任一种所述的利用激光冲击波焊接金属的装置的焊接方法，所述方法应用于上下堆叠焊，所述方法包括：

S11、利用固定夹板将基板固定于基台上，通过调整电动伸缩杆来调整左右两块定位板的间距，将间距调整到与待焊接的覆板的尺寸相等时，放置所述覆板于焊接槽内，再将所述定位板相向地移动20-40um，夹持住所述覆板，保证所述覆板与所述基板之间留有一定的空间；

S12、冲击焊接材料覆盖于所述覆板表面；利用喷头出射水流，均匀覆盖在所述冲击焊接材料表面，厚度至少在5毫米以上；

S13、激光器输出脉冲激光经反射模块入射到冲击焊接头中的长焦聚焦镜，经所述长焦聚焦镜聚焦后由窗口片出射一束会聚光斑；所述会聚光斑入射到所述冲击焊接材料上，所述覆板位于离焦处；

S14、通过三维运动台调整所述基台位置，使得所述会聚光斑按一定轨迹全落在所述覆板表面；基台每次移动长度为所述会聚光斑的半径；所述覆板按此轨迹与所述基板完成焊接。

再一方面，本发明提供了一种应用上述任一种所述的利用激光冲击波焊接金属的装置的焊接方法，所述方法应用于侧边拼接焊或点焊，所述方法包括：

S21、拼接或对接工件的拼接处分别做毛化处理，两种工件通过固定夹板被固定于基台上；

S22、冲击焊接材料覆盖于工件的上表面；利用喷头出射水流，均匀覆盖在所述冲击焊接材料表面，厚度至少在5毫米以上；

S23、激光器输出脉冲激光经反射模块后入射到冲击焊接头中的长焦聚焦镜，经所述长焦聚焦镜聚焦后由窗口片出射一束会聚光斑；所述会聚光斑入射到毛化的接缝处，接缝离焦放置；

S24、控制三维运动台沿焊缝方向水平运动；光斑依次落在焊缝处；基台每次移动长度为所述会聚光斑的半径；若为点焊，则采用高频激光，单点多次冲击，形成高频振动焊接。

本发明能产生的有益效果包括：

(1)本发明提供的利用激光冲击波焊接金属的装置，区别于传统的利用激光的热效应产生熔融进而完成焊接的方式，它是利用激光冲击波进行焊接，属于一种新型的冷焊接技术，具有可焊接材料种类多样化、可焊接材料形状多样化、可控性强、无接触式的优点。

(2)本发明提供的利用激光冲击波焊接金属的装置，采用更大能量的激光，无须预处理清洁，减省工时，且不改变材料本身形状或长度，得到零间隙的焊接效果，材料厚度可达毫米级别。另外对于厚材，激光冲击波具备独特的工艺效果，能在待焊金属材料的表层产生残余压应力，从而在一定程度上可提高金属材料的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀能力，免去了焊接后需再进行热处理的步骤，提高了生产效率。同时本发明不局限于上下堆叠压力焊形式，还可实现拼接焊、点焊等形成。

附图说明

图1为本发明实施例提供的利用激光冲击波焊接金属的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的激光冲击焊接的多种对接方式示意图；

图3为本发明实施例提供的上下堆叠焊的原理及截面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的侧边拼接焊的原理及俯视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的拼接焊的其他对接形式示意图。

部件和附图标记列表：

11、冲击焊接头；12、焊接槽；13、喷头；14、冲击焊接材料；15、会聚光斑；16、三维运动台；17、基板；18、覆板；19、基台；20、固定夹板；21、定位板；22、电动伸缩杆；23、连杆；24、第一工件；25、第二工件；26、激光器；27、反射模块；28、底板；29、焊缝；30、对接点；31、脉冲激光束；32、长焦聚焦镜；33、窗口片；34、约束水层；35、毛化边。

具体实施方式

下面结合实施例详述本发明，但本发明并不局限于这些实施例。

本发明实施例提供了一种利用激光冲击波焊接金属的装置，如图1至图5所示，所述装置包括：激光输出单元、冲击焊接头11和焊接槽12；激光输出单元用于输出脉冲激光束31；冲击焊接头11设置在激光输出单元的输出光路上；焊接槽12设置在冲击焊接头11的正下方，其内设置有定位结构，定位结构用于限定两个待焊接工件的位置；焊接槽12的外侧壁上连接有喷头13，喷头13用于向待焊接工件喷射水流，以使水流覆盖待焊接工件上的冲击焊接材料14；冲击焊接头11用于将脉冲激光束31会聚后形成会聚光斑15，并利用会聚光斑15照射待焊接工件上的冲击焊接材料14，以使两个待焊接工件焊接。

本发明提供的焊接方式结合了高压脉冲的射流焊接原理与振动焊接原理，可分别用于上下堆叠焊与拼接焊、点焊接，对焊接材质表面无损伤，不易脱落，同时能增强金属焊材上表面的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀性能。

参考图1所示，激光输出单元包括激光器26、反射模块27和底板28；底板28包括相对设置的上表面和下表面；激光器26设置在底板28的上表面，用于输出脉冲激光束31；反射模块27设置在底板28的上表面，冲击焊接头11设置在底板28的下表面，反射模块27用于将激光器26输出的脉冲激光束31反射给冲击焊接头11。

其中，激光器26可以是超大能量固体激光器26，超大能量固体激光器26位于一个较大的底板28上，可输出能量最大为几十焦耳，脉冲宽度小于10ns。反射模块27具有高损伤阈值，脉冲激光束31经反射模块27入射到冲击焊接头11中。冲击焊接头11包括有长焦聚焦镜32、窗口片33，安装于底板28的下方，脉冲激光束31经过冲击焊接头11后开始聚集。较佳的，待焊接工件位于离焦处，待焊接工件厚度可达毫米级别。焊接槽12位于冲击焊接头11的正下方；喷头13位于焊接槽12的外侧壁上。在实际应用中，反射模块27内设有激光振镜，该激光振镜由两个X、Y高速电机带动实现在X-Y平面控制激光束的高速扫描。

超大能量固体激光器26发出一束超大能量的脉冲激光，脉冲宽度小于10ns，较电磁脉冲几十微秒量级缩小3-4个数量级，因此能利用较电磁脉冲焊接技术小3-4个数量级的脉冲能量获得同等数值的峰值功率。经过冲击焊接头11后光斑开始聚焦，工艺上创新地将待焊接工件放置于离焦处，提高焊接效率，增大可处理工件尺寸。根据不同材料具有的属性，可调整离焦量，防止焊接材料被超大能量激光脉冲击穿或烧穿。会聚光斑15穿过约束水层34后被由特殊材料制成的冲击焊接材料14吸收光能，冲击焊接材料14瞬间膨胀气化产生大量等离子体，该等离子体进一步吸收光能迅速膨胀爆炸产生冲击波。

本发明可以实现在不改变工件形状的前提下完成厚材间的激光冲击冷焊接；焊接形式多样化，包括有上下堆叠焊、侧边拼接焊、点焊等。完成焊接的同时，还具备提高金属材料表层的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀能力，免去焊接后需再进行热处理的步骤，提高生产效率。

进一步的，参考图1所示，所述装置还包括三维运动台16，焊接槽12设置在三维运动台16上，三维运动台16用于带动焊接槽12在三维空间上运动。焊接槽12安置于三维运动台16上，三维运动台16可带动焊接槽12及其内的待焊接工件沿着X/Y/Z三个方向上调节位置。三维运动台16可带动焊接槽12每次移动会聚光斑15的半径长度。

参考图2所示，本发明装置可实现多种对接方式的焊接，如上下堆叠焊、侧边拼接焊、对接点焊。

具体的，参考图3所示，当两个待焊接工件进行上下堆叠焊时，两个待焊接工件分别记为基板17和覆板18；覆板18上涂覆有冲击焊接材料14；定位结构包括基台19、设置在基台19上的两个固定夹板20；两个固定夹板20用于将基板17固定在基台19上；定位结构还包括两个定位板21，覆板18位于两个定位板21之间，两个定位板21远离覆板18的一侧均设置有电动伸缩杆22；电动伸缩杆22用于带动两个定位板21向相互靠近或远离的方向运动；定位板21用于夹持覆板18，以使覆板18平行于基板17、并与基板17之间存在预设距离。其中，覆板18位于冲击焊接头11的离焦处。基台19位于焊接槽12内部，冲击焊接工艺的操作就位于基台19上。进一步的，定位结构还包括设置在定位板21和电动伸缩杆22之间的连杆23；连杆23的一端与定位板21固定，另一端与电动伸缩杆22固定；电动伸缩杆22用于通过连杆23带动定位板21移动。

参考图3所示，基板17通过两根固定夹板20被固定在基台19上面。连杆23的一端连接定位板21，另一端连接有电动伸缩杆22。定位板21可夹持住覆板18，保证覆板18与基板17之间留有一定的空间。覆板18的厚度可达毫米级别。将冲击焊接材料14涂覆在覆板18上表面，冲击焊接材料14是对激光的波长具有很高吸收率的特殊材料，包括但不限于特种固态、液态等。喷头13位于焊接槽12的外侧壁上，喷头13出射水流，均匀覆盖在冲击焊接材料14表面作为约束水层34，约束水层34的厚度至少在5毫米以上。激光经过置于冲击焊接头11内的长焦聚焦镜32、窗口片33后开始聚焦。其中，喷头13可以为万向喷头13。

参考图4所示，当两个待焊接工件进行侧边拼接焊或点焊时，两个待焊接工件分别记为第一工件24和第二工件25，第一工件24和第二工件25上均涂覆有冲击焊接材料14；在焊接之前，第一工件24和第二工件25的拼接处或对接点30均经过毛化处理。

对于侧边拼接或对接放置，对接处的侧立面分别做毛化处理，同样的待焊接工件由固定夹板20固定在工件台上面。会聚光斑15作用在毛化的接缝处。

对于不同形式，如上下堆叠焊、侧边拼接焊、对接点焊，本发明专利涉及的激光冲击波焊接原理和方法不一样。具体地，本发明专利激光冲击焊接的过程与原理如下：

结合附图2、3所示，对于上下堆叠焊，爆炸产生的冲击波作用于上层待焊接工件覆板18表面，使覆板18获得极大的动能，以高速猛烈撞击基板17。覆板18和基板17的接触表面间会产生界面波和射流的综合作用，表层在很高的压力波作用下可看做瞬间液体，形成射流，产生塑性流动，一方面射流清除了接触表面的吸附层、氧化层薄膜、油污等，使金属接触面露出有活性的清洁表面；另一方面射流原子在原子距离内相遇，从而在界面上形成冶金结合，实现焊接。约束水层34的设计能制约等离子体的膨胀来提高激光冲击波的峰值压力，使冲击波定向地往金属层传输，增加动能转换效率。焊接过程由压力驱动。

结合附图2、4所示，对于侧边拼接焊和点焊，在第一工件24和第二工件25的拼接处或对接点30，分别做毛化处理；当爆炸产生的冲击波作用在接缝处或对接点30处时，冲击波导致第一工件24和第二工件25发生高频振动，毛化边35发生高速摩擦，过程中发生塑性变形，使焊接物体分子相互扩散再结晶，实现焊接。焊接过程由振动摩擦驱动。

同时，在待焊接工件覆板18的上层表面或第一工件24和第二工件25的拼接焊缝29处由于激光冲击波作用也会形成一定深度的塑性变形，在该金属表层产生垂直于材料表面的压应力，当激光束作用结束后，表现为在覆板18的上层表面或第一工件24和第一工件24的拼接焊缝29处获得较高的残余压应力，从而提高金属材料的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀能力，免去焊接后需再进行热处理的步骤，提高生产效率。

本发明中待焊接工件可以是同种或异种材料，其中对于异种材料间的焊接包括但不限于两种材料。

当然，除了如图2所示的3种组合形式外，本发明方法和装置还可处理其他对接形式，如附图5中(A)所示的三种异种材料的拼接焊，以及附图5中(B)所示的卡槽焊接。

本发明实施例所提供的应用激光冲击波焊接装置的焊接方法的具体步骤如下：

对于上下堆叠焊：

1)基件的厚度可达毫米级别，通过固定夹板20被固定于基台19上，通过调整电动伸缩杆22来调整左右两块定位板21的间距，将间距调整到与待焊接覆板18的尺寸相等，放置覆板18于定位槽内，再将定位板21相向地移动20-40um，夹持住覆板18，保证覆板18与基板17之间留有一定的空间。

2)冲击焊接材料14覆盖于覆板18表面。万向喷头13出射水流，均匀覆盖在冲击焊接材料14表面，厚度至少在5毫米以上。

3)超大能量固体激光器26输出脉冲激光经高损伤阈值反射模块27入射到冲击焊接头11中的长焦聚焦镜32，经长焦聚焦镜32聚焦后由窗口片33出射一束会聚光斑15。会聚光斑15入射到冲击焊接材料14上，覆板18位于离焦处。

4)通过三维运动台16调整基台19位置，使得会聚光斑15按一定轨迹全落在覆板18表面。覆板18按此轨迹与基板17完成焊接。

5)基台19每次移动长度为会聚光斑15的半径。光斑为圆光斑，搭接率设置为50％。

对于侧边拼接焊、点焊：

1)基件的厚度可达毫米级别，拼接或对接工件的拼接处分别做毛化处理，两种工件通过固定夹板20被固定于基台19上。

2)冲击焊接材料14覆盖于工件的上表面。万向喷头13出射水流，均匀覆盖在冲击焊接材料14表面，厚度至少在5毫米以上。

3)超大能量固体激光器26输出脉冲激光经反射模块27后入射到冲击焊接头11中的长焦聚焦镜32，经长焦聚焦镜32聚焦后由窗口片33出射一束会聚光斑15。会聚光斑15入射到毛化的接缝处，接缝离焦放置。

4)控制三维运动台16沿焊缝29方向水平运动。光斑依次落在焊缝29处。若为点焊，则一次完成焊接。

5)基台19每次移动长度为会聚光斑15的半径。会聚光斑15为圆光斑，搭接率设置为50％。

本发明通过采用更大能量的激光，无须预处理清洁，减省工时，且不改变材料本身形状或长度，得到零间隙的焊接效果，材料厚度可达毫米级别。另外对于厚材，激光冲击波具备独特的工艺效果，能在待焊金属材料的表层产生残余压应力，从而在一定程度上可提高金属材料的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀能力，免去了焊接后需再进行热处理的步骤，提高了生产效率。同时本发明不局限于上下堆叠压力焊形式，还可实现拼接焊、点焊等形成。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种利用激光冲击波焊接金属的装置，其特征在于，所述装置包括：激光输出单元、冲击焊接头和焊接槽；

所述激光输出单元用于输出脉冲激光束；

所述冲击焊接头设置在所述激光输出单元的输出光路上；

所述焊接槽设置在所述冲击焊接头的正下方，其内设置有定位结构，所述定位结构用于限定两个待焊接工件的位置；

所述焊接槽的外侧壁上连接有喷头，所述喷头用于向所述待焊接工件喷射水流，以使所述水流覆盖所述待焊接工件上的冲击焊接材料；

所述冲击焊接头用于将所述脉冲激光束会聚后形成会聚光斑，并利用所述会聚光斑照射所述待焊接工件上的冲击焊接材料，以使两个所述待焊接工件焊接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括三维运动台，所述焊接槽设置在所述三维运动台上，所述三维运动台用于带动所述焊接槽在三维空间上运动；

优选的，所述三维运动台用于带动所述焊接槽每次移动所述会聚光斑的半径长度。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，当两个所述待焊接工件进行上下堆叠焊时，两个所述待焊接工件分别记为基板和覆板；所述覆板上涂覆有所述冲击焊接材料；

所述定位结构包括基台、设置在所述基台上的两个固定夹板；两个所述固定夹板用于将所述基板固定在所述基台上；

所述定位结构还包括两个定位板，所述覆板位于两个所述定位板之间，两个所述定位板远离所述覆板的一侧均设置有电动伸缩杆；所述电动伸缩杆用于带动两个所述定位板向相互靠近或远离的方向运动；所述定位板用于夹持所述覆板，以使所述覆板平行于所述基板、并与所述基板之间存在预设距离；

优选的，所述覆板位于所述冲击焊接头的离焦处。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述定位结构还包括设置在所述定位板和所述电动伸缩杆之间的连杆；所述连杆的一端与所述定位板固定，另一端与所述电动伸缩杆固定；

所述电动伸缩杆用于通过所述连杆带动所述定位板移动。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，当两个所述待焊接工件进行侧边拼接焊或点焊时，两个所述待焊接工件分别记为第一工件和第二工件，所述第一工件和所述第二工件上均涂覆有所述冲击焊接材料；

在焊接之前，所述第一工件和所述第二工件的拼接处或对接点均经过毛化处理。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述激光输出单元包括激光器、反射模块和底板；所述底板包括相对设置的上表面和下表面；所述激光器设置在所述底板的上表面，用于输出脉冲激光束；

所述反射模块设置在所述底板的上表面，所述冲击焊接头设置在所述底板的下表面，所述反射模块用于将所述激光器输出的脉冲激光束反射给所述冲击焊接头；

优选的，所述反射模块内设有激光振镜，所述激光振镜由两个X、Y高速电机带动实现在X-Y平面控制激光束的高速扫描。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水流覆盖所述待焊接工件上的冲击焊接材料形成约束水层，所述约束水层的厚度大于或等于5mm。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷头为万向喷头。

9.一种应用权利要求1-8中任一项所述的利用激光冲击波焊接金属的装置的焊接方法，其特征在于，所述方法应用于上下堆叠焊，所述方法包括：

S11、利用固定夹板将基板固定于基台上，通过调整电动伸缩杆来调整左右两块定位板的间距，将间距调整到与待焊接的覆板的尺寸相等时，放置所述覆板于焊接槽内，再将所述定位板相向地移动20-40um，夹持住所述覆板，保证所述覆板与所述基板之间留有一定的空间；

S12、冲击焊接材料覆盖于所述覆板表面；利用喷头出射水流，均匀覆盖在所述冲击焊接材料表面，厚度至少在5毫米以上；

S13、激光器输出脉冲激光经反射模块入射到冲击焊接头中的长焦聚焦镜，经所述长焦聚焦镜聚焦后由窗口片出射一束会聚光斑；所述会聚光斑入射到所述冲击焊接材料上，所述覆板位于离焦处；

S14、通过三维运动台调整所述基台位置，使得所述会聚光斑按一定轨迹全落在所述覆板表面；基台每次移动长度为所述会聚光斑的半径；所述覆板按此轨迹与所述基板完成焊接。

10.一种应用权利要求1-8中任一项所述的利用激光冲击波焊接金属的装置的焊接方法，其特征在于，所述方法应用于侧边拼接焊或点焊，所述方法包括：

S21、拼接或对接工件的拼接处分别做毛化处理，两种工件通过固定夹板被固定于基台上；

S22、冲击焊接材料覆盖于工件的上表面；利用喷头出射水流，均匀覆盖在所述冲击焊接材料表面，厚度至少在5毫米以上；

S23、激光器输出脉冲激光经反射模块后入射到冲击焊接头中的长焦聚焦镜，经所述长焦聚焦镜聚焦后由窗口片出射一束会聚光斑；所述会聚光斑入射到毛化的接缝处，接缝离焦放置；

S24、控制三维运动台沿焊缝方向水平运动；光斑依次落在焊缝处；基台每次移动长度为所述会聚光斑的半径；若为点焊，则采用高频激光，单点多次冲击，形成高频振动焊接。

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