CN117226204A - 一种非晶材料激光钎焊装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非晶材料激光钎焊装置，包括：底板，其为矩形板状；四个立柱，其分别设置在底板的四个顶角上，与底板固定连接；黄铜垫板，其固定设置在底板上；两个弹性推挡机构，其分别连接底板两端的立柱上，两个弹性推挡机构对称设置在黄铜垫板的两侧；下压框架，其与底板平行设置；下压驱动机构，其设置在下压框架上侧，能够驱动下压框架朝向底板移动；两组压块，每组压块分别包括多个压块单体；压块单体设置在底板上方，并且和底板之间具有间隙；两组压块对称设置在黄铜垫板的两侧；压块竖杆，其与压块单体一一对应设置；压块竖杆的一端与压块单体连接，另一端可移动的连接在下压框架上，压块竖杆能够沿下压框架的长度方向或宽度方向移动。

Description

一种非晶材料激光钎焊装置

技术领域

本发明属于非晶材料激光钎焊技术领域，特别涉及一种非晶材料激光钎焊装置。

背景技术

激光钎焊技术具有热损伤与影响区小、焊剂对焊接工具污染小、接头牢固、焊接应力及变形小等特点，整合了激光深熔焊与MIG钎焊的优点，在汽车、航空航天等领域具备具有巨大的应用潜力和广阔的应用前景。

非晶态钎料具有熔点低、熔融铺展性好、耐腐蚀性好及使用方便等优点，并且钎焊间隙小，母材溶蚀较少，对母材性能的影响较小，也避免了金属间化合物以及夹杂物的出现。然而，由于非晶合金在热力学上是非稳态，在焊接时不具有足够的冷却速度，容易造成焊接接头的晶化，丧失非晶合金的优异性能。同时，非晶钎料激光钎焊对于装夹精度要求较高，焊接过程中应保证熔融钎料的充分铺展，因此，非晶钎料激光钎焊的工装夹具对于钎焊质量显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种非晶材料激光钎焊装置，其能够提高的焊接试验的装夹精度并且提高焊接冷却速度，从而提高非晶钎料的焊接效果。

本发明提供的技术方案为：

一种非晶材料激光钎焊装置，包括：

底板，其为矩形板状；

四个立柱，其分别设置在所述底板的四个顶角上，并且垂直于所述底板；所述立柱的一端与所述底板固定连接；

黄铜垫板，其固定设置在所述底板上；

两个弹性推挡机构，其分别连接所述底板两端的立柱上，所述两个弹性推挡机构对称设置在所述黄铜垫板的两侧；

下压框架，其与所述底板平行设置；

其中，所述下压框架的四个顶角分别弹性连接在所述四个立柱的顶部，并且能够沿所述立柱的轴向移动，使所述下压框架靠近或远离所述底板；

下压驱动机构，其设置在所述下压框架上侧，能够驱动所述下压框架朝向所述底板移动；

两组压块，每组压块分别包括多个压块单体；所述压块单体设置在所述底板上方，并且和底板之间具有间隙；所述两组压块对称设置在所述黄铜垫板的两侧；

压块竖杆，其与所述压块单体一一对应设置；所述压块竖杆的一端与所述压块单体连接，另一端可移动的连接在所述下压框架上；所述压块竖杆能够沿所述下压框架的长度方向或宽度方向移动，改变两组压块之间的距离，或者改变同组中相邻两个压块单体之间的距离；

其中，待焊接的两个试样放置在所述底板上，两个待焊接试样之间的缝隙位于所述黄铜垫板上方，所述缝隙内放置非晶钎料；所述两个弹性推挡机构分别抵靠在两个试样的侧面上，夹持住两个试样；所述两组压块分别抵靠在两个试样的顶部；

激光焊机，其设置有保护器喷嘴，所述保护器喷嘴靠近激光头设置并与所述激光头同步移动，用于向非晶钎料处喷射保护气流。

优选的是，所述立柱上沿立柱的轴向设置有安装槽，所述弹性推挡机构连接在所述安装槽中，并且能够沿立柱的轴向改变在安装槽中的连接位置。

优选的是，所述两个弹性推挡机构包括：

弹簧杆连接板，其与所述底板平行，两端分别设置在位于底板同一端的两个立柱的安装槽中，并且通过螺栓固定；

其中，所述弹簧杆连接板上沿平行于底板的方向设置有通槽；

多个侧向挡板，其设置在所述底板上方，并且位于所述黄铜垫板的一侧；

多个弹簧杆，其与所述侧向挡板一一对应设置；所述弹簧杆一端位于所述弹簧连接板外侧，另一端穿过所述通槽连接在所述侧向挡板上；

多个推挡弹簧，其一一对应的套设在所述弹簧杆上，并且所述弹簧位于所述侧向挡板与所述弹簧连接板之间。

优选的是，所述立柱上同轴设置有导柱；

多个硬质弹簧，其一一对应的套设在所述导柱上；

其中，所述下压框架的四个顶角上分别开设有导向孔，并且通过所述导向孔套设在所述导柱上；所述硬质弹簧的两端分别抵靠在所述立柱顶部和所述下压框架上。

优选的是，所述下压驱动机构包括：

顶部框架，其为矩形框架，所述顶部框架与所述底板平行设置；所述顶部框架的四个顶角分别一一对应的连接在所述导柱的顶部；

其中，所述顶部框架相对设置的两条边框的底部分别开设有楔形凹槽；

两个楔形块，其一一对应的设置在所述楔形凹槽中；

螺旋推杆，其具有外螺纹，所述螺旋推杆通过螺纹连接在所述顶部框架一端的边框上；所述螺旋推杆的一端位于所述顶部边框内，并且通过接连杆同时连接在所述两个楔形块上；另一端位于所述顶部边框外，并且连接有把手；

其中，所述楔形块的底部抵靠在所述下压框架上。

优选的是，所述压块竖杆的与所述压块单体铰接。

优选的是，所述的非晶材料激光钎焊装置，还包括：

两个压块连接板，其平行设置，并且与所述两组压块一一对应；

其中，同组中的多个压块竖杆的一端同时连接在所述压块连接板上，并且能够沿所述压块连接板的轴向移动；

所述下压框架长度方向上的两条边框上分别开设有滑槽；所述滑槽沿所述下压框架的长度方向设置，垂直于两个试样之间的缝隙；

所述压块连接板垂直于所述滑槽，所述压块连接板的两端分别可移动的连接在所述滑槽中。

优选的是，所述压块连接板上沿轴向开设有连接槽，所述压块竖杆的一端可移动的设置在所述连接槽中，并且能够通过螺栓固定在所述压块连接板上。

优选的是，所述的非晶材料激光钎焊装置，还包括：

双向丝杆，其两端对称设置有旋向相反的螺纹；所述双向螺杆安装在所述下压框架的外侧，并且沿所述下压框架的长度方向设置；

其中，所述两个压块连接板的一端分别连接有螺母，并且通过所述螺母连接在双向丝杆两端的螺纹上；通过旋转所述双向丝杠能够使所述两个压块连接板相互靠近或远离。

优选的是，所述激光焊机上设置有吸料刮板，所述吸料刮板设置在所述保护器喷嘴后侧，并与所述保护器喷嘴同步移动，用于刮掉并吸取焊缝中溢出的钎料。

本发明的有益效果是：

本发明提供的非晶材料激光钎焊装置，能够避免钎焊过程中发生夹持不紧或打滑的问题，并且能够使试样自动对中，具有优越的装夹效果和较高冷却速度。

附图说明

图1为本发明所述的非晶钎料激光钎焊的装置结构示意图。

图2为本发明所述的非晶钎料激光钎焊的装置的主视图。

图3为本发明所述的非晶钎料激光钎焊的装置的右视图。

图4为本发明所述的非晶钎料激光钎焊的装置的俯视图。

图5为本发明所述的立柱的结构示意图。

图6为本发明所述的压块和压块竖杆连接结构的示意图。

图7为本发明所述的真空吸料刮板结构示意图。

图8为本发明所述的真空吸料刮板镶块结构示意图。

图9为本发明所述的真空吸料刮板主体结构示意图。

图10为本发明所述的真空吸料刮板连接件结构示意图。

图11为本发明所述的激光焊机的扫描机构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-11所示，本发明提供了一种非晶材料激光钎焊装置，其主要包括：底板1、黄铜垫板2、立柱5、两个弹性推挡机构、下压框架19、下压驱动机构、压块单体15、压块竖杆16和激光焊机。

底板1为矩形板状，中间位置设置有垫板槽，用以放置黄铜垫板2。作为优选，底板1和黄铜垫板2的中心轴线重合。黄铜垫板2的宽度根据非晶钎料层厚度选取，避免宽度过大导致母材冷却速度过高形成淬硬组织。

底板1水平设置，底板1的四角通过底板背部沉头螺栓固定立柱5，以便根据试样3的尺寸调整立柱5的位置，立柱5竖直设置(与底板1垂直)。立柱5上沿立柱轴向(竖直方向)开有安装槽5a；立柱5上端同轴设置导柱11，导柱11上套设有硬质弹簧12。

两个弹性推挡机构分别连接位于底板1两端的立柱5上，所述两个弹性推挡机构对称设置在黄铜垫板2的两侧，关于黄铜垫板2的中心轴线对称。

所述弹性推挡机构包括：弹簧杆连接板9、多个侧向挡板6、多个弹簧杆7和多个推挡弹簧7a。弹簧杆连接板9为矩形条状板，弹簧杆连接板9的轴线与底板1平行，弹簧杆连接板9两端分别设置在位于底板1同一端的两个立柱的安装槽5a中，通过螺钉10可以将弹簧杆连接板9固定在安装槽5a中的不同位置，以改变弹簧杆连接板9的高度。

弹簧杆连接板9中部开设有通槽9a，通槽9a沿弹簧杆连接板9的轴向开设，用以放置弹簧杆7。侧向挡板6设置在底板1上方，并且位于黄铜垫板2的一侧。弹簧杆7与侧向挡板6一一对应设置。弹簧杆7的一端位于弹簧连接板9外侧，并连接有限位柱；另一端穿过通槽9a并通过沉头螺钉8连接在侧向挡板6上。采用沉头螺钉8避免高出侧向挡板6引起与试样3侧面接触面积形成干涉。根据试样3的尺寸可以沿着通槽9a调整侧向挡板6和弹簧杆7的位置，或者改变侧向挡板6和弹簧杆7的数量。推挡弹簧7a一一对应的套设在弹簧杆7上，并且推挡弹簧7a于侧向挡板6与弹簧连接板9之间。其中，弹簧杆7上推挡弹簧7a的力不能过大，避免钎料熔化后在弹簧持续力的作用下钎料溢出。

下压框架19的四个顶角上分别开设有导向孔，并且分别所述导向孔套设在导柱11上。下压框架19设置在硬质弹簧12上方，可沿导柱11上下滑动。

所述下压驱动机构包括：顶部框架21，其为矩形框架，顶部框架21与所述底板1平行设置。顶部框架21的四个顶角分别一一对应的连接在导柱11的顶部；顶部框架21通过螺栓22固定在导柱11上。其中，顶部框架21相对设置的两条边框的底部分别开设有楔形凹槽19a；两个楔形块23，其一一对应的设置在楔形凹槽19a中，两个楔形块23通过连接杆24连为一体；螺旋推杆25，其具有外螺纹，螺旋推杆25通过螺纹连接在顶部框架21一端的边框上；并且螺旋推杆25穿过顶部框架21的边框，螺旋推杆25的一端位于顶部边框19内，并且与接连杆24固定连接；螺旋推杆25的另一端位于顶部边框19外，并且连接有把手。其中，楔形块23的底部(平面侧)抵靠在下压框架19上。通过旋转螺旋推杆25的把手带动连接杆24水平移动，从而移动调整楔形23块位置，使下压框架19在竖直方向上移动，靠近或远离底板1。

两组压块，每组压块分别包括多个压块单体15；压块单体15设置在底板1上方，并且和底板1之间具有间隙；所述两组压块对称设置在黄铜垫板2的两侧。压块竖杆16与压块单体15一一对应设置；压块竖杆16的下端与所述压块单体连接，另一端可移动的连接在下压框架19上；所述压块竖杆16能够沿下压框架19的长度方向或宽度方向移动(改变安装位置)，从而改变两组压块之间的距离，或者改变同组中相邻两个压块单体15之间的距离。其中，待焊接的两个试样3放置在底板1上，两个待焊接试样3之间的缝隙位于黄铜垫板2上方，所述缝隙内放置非晶钎料4；所述两个弹性推挡机构中的侧向挡板6分别抵靠在两个试样3的侧面上，夹持住两个试样3，由于两个弹性推挡机构对称设置，使两个试样3之间的缝隙能够正好与黄铜垫板2的中轴线对齐。所述两组压块分别抵靠在两个试样3的顶部，压住两个试样3。

作为一种优选，压块单体15与压块竖杆16铰接，避免竖向下压过程中由于试样3表面不平整造成压块单体15与试样3倾斜接触造成压不紧或者划伤试样3表面。

在本实施例中，还包括两个压块连接板17，其平行设置，并且与所述两组压块一一对应；其中，同组中的多个压块竖杆16的一端同时连接在压块连接板17上，并且能够沿压块连接板17的轴向移动。下压框架19上沿长度方向上的两条边框上开设滑槽19b，滑槽19b沿下压框架19的长度方向设置，垂直于两个试样3之间的缝隙。压块连接板17垂直于滑槽19b，压块连接板17的两端分别可移动的连接在滑槽19b中。

在本实施例中，通过双向丝杆13对两组压块之间的距离进行调整。双向丝杆13两端对称设置有旋向相反的螺纹；双向丝杆13安装在下压框架19的外侧，并且沿下压框架19的长度方向(平行于滑槽19b的方向)设置；两个压块连接板17的一端分别连接有螺母17a，并且通过螺母17a连接在双向丝杆13两端的螺纹上。双向丝杠13的一端设置有旋钮14，通过旋转旋钮14带动双向丝杠13旋转，能够使两个压块连接板17沿滑槽19b移动，使两个压块连接板17相互靠近或远离。下压框架19的另一侧设置有滑杆20，滑杆20与双向丝杆13对称设置。纵向压块连接板17另一端滑动连接在滑杆20上，用以保证纵向压块连接板17的相对位置和提高刚度。

在本实施例中，压块连接板17上沿轴向开设有连接槽17b，压块竖杆16的一端(上端)可移动的设置在连接槽17b中，并且能够通过螺栓18固定在压块连接板17b上。可以通过压块竖杆16在连接槽17b上的连接位置，对同组中相邻两个压块单体15之间的距离进行调节。可以根据试样3长度确定压块单体15的位置和数量。

激光焊机上设置有保护器喷嘴35，保护器喷嘴35安装在靠近激光头34的位置，位于激光头34的后侧并与所述激光头34同步移动，用于向非晶钎料处喷射保护气流。所述激光焊机上还设置有吸料刮板，所述吸料刮板设置在保护器喷嘴35后侧，并与保护器喷嘴35同步移动，用于刮掉并吸取焊缝中溢出的钎料。

在具体实施例中，首先根据试样尺寸将立柱5通过沉头螺栓固定在底板1上，立柱5之间的距离大于试样3的尺寸，保证不会妨碍激光扫描过程；底板1中间的垫板槽中放置黄铜垫板2。将弹簧杆连接板9安装进立柱5上的安装槽5a内，将数个弹簧杆7插入弹簧杆连接板9的通槽9a，将侧向挡板6通过沉头螺钉8连接设置在弹簧杆7端部，根据试样3的尺寸可以沿着通槽9a调整侧向挡板6的弹簧杆7的位置和数量；侧向挡板6的底端与底板1的上表面平齐，用螺钉10穿过螺栓孔用以固定弹簧杆连接板9的位置。

压块连接板17插入下压框架19两侧的滑槽19b内，将压块单体15和压块竖杆16连接，随后将压块竖杆16上部插入纵向压块连接杆17的连接槽17b内，纵向压块连接杆17可沿滑槽滑动，确定压块位置后，通过螺栓18固定。

将双向丝杆13和滑杆20分别与两个向压块连接杆17的两端连接，构成丝杠结构，双向丝杆13的一端安装旋钮14。将组装完毕的下压框架19安装在立柱5上端导柱11上放置的硬质弹簧12上方。

将两个楔形块23通过连接杆24连为一体，再将螺旋杆穿过顶部框架21的螺纹孔，安装螺旋推杆25；将顶部框架21通过螺栓22固定在立柱5上部的导柱11上。

拉起弹簧杆7，将一对试样3放置在底板1上，试样3之间放置非晶钎料4；松开弹簧杆7后在弹簧7a作用下，焊缝位于底板中部黄铜垫板2上方。旋转旋钮14，带动压块单体15相对或反向运动，根据非晶钎料厚度使纵向压块单体15位于合适位置；旋转螺旋推杆25的把手，带动楔形块23前进，在楔形块23作用下，使下压框架19沿着导柱11向下运动，从而带动压块15单体压紧试样3表面。

如图7-11所示，在本实施例中，真空吸料刮板包含主体26、镶块27、和滚轮28。镶块27通过螺栓孔29连接到主体26，镶块27开有通孔30，用以将刮下来的溢出钎料从通孔30中吸出；滚轮28防止真空吸料刮板损伤母材表面。主体26开设有螺纹孔31，用以与连接件32连接。连接件32位一端设置有螺纹，一端光滑的管状结构。连接件32螺纹端连接主体26的螺纹孔31，光滑端与吸料装置利用软管连接。

真空吸料刮板安装方式如图11所示，夹环33可固定在激光头34上与激光头34共同运动。夹环33另一端安装真空吸料刮板主体26和保护气喷嘴35，保护气喷嘴35可通过万向连接管36调整和激光束相对位置；扫描过程中，激光束在前，真空吸料刮板在后。

调整激光束位置与激光束参数，采用散焦光束，激光束尺寸略大于钎料层厚度，注意边缘能量为母材进行一定预热，使得钎料能在母材充分浸润铺展，中间能量用于熔化非晶钎料。进行激光扫描，钎料熔化后在弹簧杆作用下，钎料更加容易浸润铺展在母材整个端面非晶激光束后方设置保护气喷嘴，通以高速气流，流速不低于10L/min。通过底部黄铜垫板和高速保护气流保证非晶钎料的冷却速度，避免晶化。由于弹簧杆横向力的作用下，钎料表面存在溢出现象，设置真空吸料刮板，保证焊接表面清洁。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种非晶材料激光钎焊装置，其特征在于，包括：

底板，其为矩形板状；

四个立柱，其分别设置在所述底板的四个顶角上，并且垂直于所述底板；所述立柱的一端与所述底板固定连接；

黄铜垫板，其固定设置在所述底板上；

两个弹性推挡机构，其分别连接所述底板两端的立柱上，所述两个弹性推挡机构对称设置在所述黄铜垫板的两侧；

下压框架，其与所述底板平行设置；

其中，所述下压框架的四个顶角分别弹性连接在所述四个立柱的顶部，并且能够沿所述立柱的轴向移动，使所述下压框架靠近或远离所述底板；

下压驱动机构，其设置在所述下压框架上侧，能够驱动所述下压框架朝向所述底板移动；

两组压块，每组压块分别包括多个压块单体；所述压块单体设置在所述底板上方，并且和底板之间具有间隙；所述两组压块对称设置在所述黄铜垫板的两侧；

压块竖杆，其与所述压块单体一一对应设置；所述压块竖杆的一端与所述压块单体连接，另一端可移动的连接在所述下压框架上；所述压块竖杆能够沿所述下压框架的长度方向或宽度方向移动，改变两组压块之间的距离，或者改变同组中相邻两个压块单体之间的距离；

其中，待焊接的两个试样放置在所述底板上，两个待焊接试样之间的缝隙位于所述黄铜垫板上方，所述缝隙内放置非晶钎料；所述两个弹性推挡机构分别抵靠在两个试样的侧面上，夹持住两个试样；所述两组压块分别抵靠在两个试样的顶部；

激光焊机，其设置有保护器喷嘴，所述保护器喷嘴靠近激光头设置并与所述激光头同步移动，用于向非晶钎料处喷射保护气流。

2.根据权利要求1所述的非晶材料激光钎焊装置，其特征在于，所述立柱上沿立柱的轴向设置有安装槽，所述弹性推挡机构连接在所述安装槽中，并且能够沿立柱的轴向改变在安装槽中的连接位置。

3.根据权利要求2所述的非晶材料激光钎焊装置，其特征在于，所述两个弹性推挡机构包括：

弹簧杆连接板，其与所述底板平行，两端分别设置在位于底板同一端的两个立柱的安装槽中，并且通过螺栓固定；

其中，所述弹簧杆连接板上沿平行于底板的方向设置有通槽；

多个侧向挡板，其设置在所述底板上方，并且位于所述黄铜垫板的一侧；

多个弹簧杆，其与所述侧向挡板一一对应设置；所述弹簧杆一端位于所述弹簧连接板外侧，另一端穿过所述通槽连接在所述侧向挡板上；

多个推挡弹簧，其一一对应的套设在所述弹簧杆上，并且所述弹簧位于所述侧向挡板与所述弹簧连接板之间。

4.根据权利要求3所述的非晶材料激光钎焊装置，其特征在于，所述立柱上同轴设置有导柱；

多个硬质弹簧，其一一对应的套设在所述导柱上；

其中，所述下压框架的四个顶角上分别开设有导向孔，并且通过所述导向孔套设在所述导柱上；所述硬质弹簧的两端分别抵靠在所述立柱顶部和所述下压框架上。

5.根据权利要求4所述的非晶材料激光钎焊装置，其特征在于，所述下压驱动机构包括：

顶部框架，其为矩形框架，所述顶部框架与所述底板平行设置；所述顶部框架的四个顶角分别一一对应的连接在所述导柱的顶部；

其中，所述顶部框架相对设置的两条边框的底部分别开设有楔形凹槽；

两个楔形块，其一一对应的设置在所述楔形凹槽中；

螺旋推杆，其具有外螺纹，所述螺旋推杆通过螺纹连接在所述顶部框架一端的边框上；所述螺旋推杆的一端位于所述顶部边框内，并且通过接连杆同时连接在所述两个楔形块上；另一端位于所述顶部边框外，并且连接有把手；

其中，所述楔形块的底部抵靠在所述下压框架上。

6.根据权利要求4或5所述的非晶材料激光钎焊装置，其特征在于，所述压块竖杆的与所述压块单体铰接。

7.根据权利要求6所述的非晶材料激光钎焊装置，其特征在于，还包括：

两个压块连接板，其平行设置，并且与所述两组压块一一对应；

其中，同组中的多个压块竖杆的一端同时连接在所述压块连接板上，并且能够沿所述压块连接板的轴向移动；

所述下压框架长度方向上的两条边框上分别开设有滑槽；所述滑槽沿所述下压框架的长度方向设置，垂直于两个试样之间的缝隙；

所述压块连接板垂直于所述滑槽，所述压块连接板的两端分别可移动的连接在所述滑槽中。

8.根据权利要求7所述的非晶材料激光钎焊装置，其特征在于，所述压块连接板上沿轴向开设有连接槽，所述压块竖杆的一端可移动的设置在所述连接槽中，并且能够通过螺栓固定在所述压块连接板上。

9.根据权利要求8所述的非晶材料激光钎焊装置，其特征在于，还包括：

双向丝杆，其两端对称设置有旋向相反的螺纹；所述双向螺杆安装在所述下压框架的外侧，并且沿所述下压框架的长度方向设置；

其中，所述两个压块连接板的一端分别连接有螺母，并且通过所述螺母连接在双向丝杆两端的螺纹上；通过旋转所述双向丝杠能够使所述两个压块连接板相互靠近或远离。

10.根据权利要求9所述的非晶材料激光钎焊装置，其特征在于，所述激光焊机上设置有吸料刮板，所述吸料刮板设置在所述保护器喷嘴后侧，并与所述保护器喷嘴同步移动，用于刮掉并吸取焊缝中溢出的钎料。