CN117655530A - 一种快反镜、快反镜十字柔性支撑结构及其成型工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快反镜、快反镜十字柔性支撑结构及其成型工艺方法，快反镜十字柔性支撑结构包括两个垫片和两个弹性片，成型工艺方法用于将弹性片的连接端部与垫片的连接槽腔连接，包括：清洁待焊接部位，对待焊接部位进行预热处理，在待焊接部位的两下两端分别放置焊接材料，先采用激光钎焊方式对焊接材料进行加热以将待焊接部位连接固定，再采用激光熔融焊方式对焊接部位进一步加固；此方法避免了钎焊强度低以及产生应力的问题，降低了工艺的复杂程度，实现了将激光钎焊和激光熔融焊两道工序合二为一，使快反镜十字柔性支撑结构的强度能完全适应快反镜的摆动，解决了工艺流程、手段繁杂、焊接环境要求高的问题，大大缩短了成型的时效。
Description
技术领域
本发明涉及快反镜制造技术领域，尤其是涉及一种快反镜、快反镜十字柔性支撑结构及其成型工艺方法。
背景技术
快速反射镜是一种工作在光源或接收器与目标之间用于调整和稳定光学系统视轴或光束指向的部件，通过采用音圈电机精确控制反射镜偏转方向从而精确控制光束偏转角度，用于实现反射镜的“偏转-倾斜”方位角度的快速调整，可用于光电领域的视轴稳定或扫描补偿等应用。由于其具有结构紧凑、响应速度快、工作带宽高、指向精度高等优点，被广泛应用在天文望远镜、自适应光学、像移补偿、自由空间光通信、精密跟踪等领域，成为光学系统中稳定光束和校正光束传播方向的关键性器件。
快速反射镜的承载形式主要包括刚性承载和柔性承载两种。与刚性承载式快速反射镜相比，柔性承载式快速反射镜利用柔性单元自身的变形来约束快速反射镜的自由度，具有无摩擦、结构紧凑等特点。
目前制造柔性承载的工艺手段主要分为钎焊和熔焊两种。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件；其加热温度较低，对母材组织和性励影响较小；某些钎焊方法一次可焊成几十条或成百条钎缝，生产率高；而且钎焊只需要加热钎料使两物体进行连接，可以实现异种金属或合金、金属与非金属的连接。但其工艺流程、手段繁杂、焊接环境要求高，钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙。间隙一般要求在0.01~0.1毫米之间；钎焊接头强度低、耐热能力比较差，由于母材与钎料成分相差较大而引起的电化学腐蚀致使耐蚀力较差及装配要求比较高。熔焊强度高，功率大，温度高，需要对两边基材料进行熔化是他们融合在一起，因此对于母材料有影响，会影响整体结构的精密度。
发明内容
本发明的目的是提供一种快反镜、快反镜十字柔性支撑结构及其成型工艺方法，避免了钎焊强度低以及产生应力的问题，降低了工艺的复杂程度，可以实现快反镜的十字柔性支撑结构的高精密、高强度、高刚度。
为解决上述问题，本发明的提供了一种快反镜、快反镜十字柔性支撑结构及其成型工艺方法，其特征在于，所述快反镜十字柔性支撑结构包括两个垫片和两个弹性片，两个所述弹性片呈十字交叉状设置在两个所述垫片之间，所述成型工艺方法用于将所述弹性片的连接端部与所述垫片的连接槽腔连接；
所述成型工艺方法包括：
S1：清洁所述弹性片的目标连接端部和所述垫片的目标连接槽腔；
S2：对所述弹性片的目标连接端部和所述垫片的目标连接槽腔进行预热处理；
S3：将所述弹性片的目标连接端部插入到所述垫片的目标连接槽腔中；
S4：在所述弹性片的目标连接端部与所述垫片的目标连接槽腔的槽顶之间以及所述弹性片的目标连接端部与所述垫片的目标连接槽腔的槽底之间分别放置焊接材料；
S5：采用激光钎焊方式对所述焊接材料进行加热以将所述弹性片的目标连接端部与所述垫片的目标连接槽腔连接固定；
S6：采用激光熔融焊方式将所述弹性片的目标连接端部与所述垫片的目标连接槽腔进一步加固；
S7：反复重复步骤S1至S6以将所有所述弹性片的其他连接端部与对应的所述垫片的连接槽腔连接。
在步骤S2中，预热处理的温度为500-550摄氏度。
步骤S1具体包括：
采用乙醇清洁所述弹性片的目标连接端部和所述垫片的目标连接槽腔。
在步骤S6中，激光熔融焊的熔池的宽度不小于1mm，激光熔融焊的熔池的深度不小于0.3mm。
所述焊接材料为硬钎料，所述硬钎料为铜基钎料、银基钎料、铝基钎料或镍基钎料。
在步骤S5和S6中，焊接过程在惰性气体的保护下进行。
一种快反镜十字柔性支撑结构，采用如上所述的成型工艺方法制成。
所述垫片的两端均形成有斜面，所述斜面上一体成型有固定片，所述固定片与所述斜面之间形成有所述连接槽腔。
每个所述弹性片的两个连接端部均呈L形。
一种快反镜，包括如上所述的快反镜十字柔性支撑结构。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明提供的快反镜、快反镜十字柔性支撑结构及其成型工艺方法，在弹性片的目标连接端部与垫片的目标连接槽腔的槽顶之间以及弹性片的目标连接端部与垫片的目标连接槽腔的槽底之间分别放置焊接材料；先采用激光钎焊方式对焊接材料进行加热以将弹性片的目标连接端部与所述垫片的目标连接槽腔连接固定；再采用激光熔融焊方式将弹性片的目标连接端部与垫片的目标连接槽腔进一步加固。此方法避免了钎焊强度低以及产生应力的问题，降低了工艺的复杂程度，实现了将激光钎焊和激光熔融焊两道工序合二为一，使快反镜十字柔性支撑结构的强度能完全适应快反镜的摆动，解决了工艺流程、手段繁杂、焊接环境要求高的问题，大大缩短了成型的时效，解决了目前快反镜十字柔性支撑结构的成型工艺方法的工序复杂、生产质量较差的问题。
附图说明
图1为本发明的快反镜、快反镜十字柔性支撑结构及其成型工艺方法的流程图。
图2为本发明的快反镜、快反镜十字柔性支撑结构及其成型工艺方法的快反镜、快反镜十字柔性支撑结构的示意图。
图3为本发明的快反镜、快反镜十字柔性支撑结构及其成型工艺方法的快反镜十字柔性支撑结构示意图。
图4为本发明的快反镜、快反镜十字柔性支撑结构及其成型工艺方法的弹性片的结构示意图。
附图标记说明：
1-快反镜十字柔性支撑结构；11-垫片；12-弹性片；2-音圈电机；3-反射镜；4-连接端部；5-连接槽腔；6-斜面；7-固定片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
快速反射镜是一种工作在光源或接收器与目标之间用于调整和稳定光学系统视轴或光束指向的部件，通过采用音圈电机精确控制反射镜偏转方向从而精确控制光束偏转角度，用于实现反射镜的“偏转-倾斜”方位角度的快速调整，可用于光电领域的视轴稳定或扫描补偿等应用。由于其具有结构紧凑、响应速度快、工作带宽高、指向精度高等优点，被广泛应用在天文望远镜、自适应光学、像移补偿、自由空间光通信、精密跟踪等领域，成为光学系统中稳定光束和校正光束传播方向的关键性器件。
快速反射镜的承载形式主要包括刚性承载和柔性承载两种。与刚性承载式快速反射镜相比，柔性承载式快速反射镜利用柔性单元自身的变形来约束快速反射镜的自由度，具有无摩擦、结构紧凑等特点。
目前制造柔性承载的工艺手段主要分为钎焊和熔焊两种。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件；其加热温度较低，对母材组织和性励影响较小；某些钎焊方法一次可焊成几十条或成百条钎缝，生产率高；而且钎焊只需要加热钎料使两物体进行连接，可以实现异种金属或合金、金属与非金属的连接。但其工艺流程、手段繁杂、焊接环境要求高，钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙。间隙一般要求在0.01~0.1毫米之间；钎焊接头强度低、耐热能力比较差，由于母材与钎料成分相差较大而引起的电化学腐蚀致使耐蚀力较差及装配要求比较高。
熔焊强度高，功率大，温度高，需要对两边基材料进行熔化是他们融合在一起，因此对于母材料有影响，会影响整体结构的精密度。
为了解决上述问题，本发明提供了一种快反镜、快反镜十字柔性支撑结构及其成型工艺方法。
参照图2、图3和图4，本发明的一种快反镜、快反镜十字柔性支撑结构及其成型工艺方法，包括：快反镜十字柔性支撑结构1，快反镜十字柔性支撑结构1包括两个垫片11和两个弹性片12，每个弹性片的两个连接端部4均呈L形，使得每个弹性片12的形状为U形。
两个弹性片12呈十字交叉状设置在两个垫片11之间，垫片11的两端均形成有斜面6，斜面6上一体成型有固定片7，固定片7与斜面6之间形成有连接槽腔5。
具体地，快反镜十字柔性支撑结构1共具有4个连接槽腔5，即每个垫片11上分别具有2个连接槽腔5。
参照图1，本发明提供的快反镜十字柔性支撑结构的成型工艺方法用于将弹性片12的连接端部4与垫片11的连接槽腔5连接。
本发明的成型工艺方法包括：
S1：清洁弹性片12的目标连接端部4和垫片11的目标连接槽腔5；
在一种优选的实施方式中，步骤S1包括：
采用乙醇清洁弹性片12的目标连接端部4和垫片11的目标连接槽腔5。在实际应用中，还可以采用其他方式对弹性片12的目标连接端部4和垫片11的目标连接槽腔5进行清洁。
S2：对弹性片12的目标连接端部4和垫片11的目标连接槽腔5进行预热处理；
在一种优选的实施方式中，在步骤S2中，预热处理的温度为500-550摄氏度，可以减小焊接时焊接位置的冷却速度，避免产生淬硬组织，能够减小焊接应力与变形，防止产生焊接裂纹，避免温差导致焊接性能下降。
S3：将弹性片12的目标连接端部4插入到垫片11的目标连接槽腔5中；
S4：在弹性片12的目标连接端部4与垫片11的目标连接槽腔5的槽顶之间以及弹性片12的目标连接端部4与垫片11的目标连接槽腔5的槽底之间分别放置焊接材料，其中焊接材料优选采用硬钎料，硬钎料优选为铜基钎料、银基钎料、铝基钎料或镍基钎料；
S5：采用激光钎焊方式对焊接材料进行加热以将弹性片12的目标连接端部4与垫片11的目标连接槽腔5连接固定；
优选地，上述激光钎焊的焊接过程在惰性气体的保护下进行；例如，在激光钎焊的焊接过程中，可以向焊接位置处通入惰性气体，或者将整个激光钎焊过程完全置于具有惰性气体的密闭环境中。
S6：采用激光熔融焊方式将弹性片12的目标连接端部4与垫片11的目标连接槽腔5进一步加固；
优选地，在步骤S6中，激光熔融焊的熔池的宽度不小于1mm，激光熔融焊的熔池的深度不小于0.3mm，可以避免接触性熔融区域过小，导致不能形成有效的焊缝的问题。
优选地，上述激光熔融焊的焊接过程在惰性气体的保护下进行；例如，在激光熔融焊的焊接过程中，可以向焊接位置处通入惰性气体，或者将整个激光熔融焊过程完全置于具有惰性气体的密闭环境中。
采用大功率激光熔融焊加强结构强度，减少应力，使结构强度得到极大提升，且相较于直接进行激光熔融焊，降低了对内部材料的影响，提高了整体的精密性的同时，也提升了结构强度。
S7：反复重复步骤S1至S6以将所有弹性片12的其他连接端部4与对应的垫片11的连接槽腔5连接。
下面对上述步骤S7的具体过程进行进一步说明，在上述步骤S1至S6中，是将一个弹性片12的一个连接端部4与对应的垫片11的连接槽腔5连接，在一个快反镜十字柔性支撑结构中，具有两个弹性片12和两个垫片11，因此上述的步骤S1至S6总共需要进行4次才能够实现两个弹性片12均与两个垫片11完成连接固定。
在前述中，步骤S2和S3的步骤可以置换，即可以先将弹性片12的目标连接端部4插入到垫片11的目标连接槽腔5中，再对弹性片12的目标连接端部4和垫片11的目标连接槽腔5进行预热处理，又或者，步骤S2和S3可以同时进行，这种步骤S2和S3顺序的调整不构成对本发明的限制，均应限定在本发明的保护范围之内。
本发明还提供了一种快反镜十字柔性支撑结构1，该快反镜十字柔性支撑结构1采用如上所述的快反镜十字柔性支撑结构成型工艺方法制成。
如前所述，本发明提供的快反镜十字柔性支撑结构1包括：两个垫片11和两个弹性片12，每个弹性片12的两个连接端部4均呈L形，使得每个弹性片12的形状为U形。
两个弹性片12呈十字交叉状设置在两个垫片11之间，垫片11的两端均形成有斜面6，斜面6上一体成型有固定片7，固定片7与斜面6之间形成有连接槽腔5。
参考图2所示，本发明还提供一种快反镜，该快反镜包括两个如上所述的快反镜十字柔性支撑结构1。
优选地，该快反镜还包括两个音圈电机2和反射镜3，两个音圈电机2设置于反射镜3下方。
优选地，两个快反镜十字柔性支撑结构1设置于反射镜3下方，两个快反镜十字柔性支撑结构1分别对立设置在反射镜3的两侧，用于支撑反射镜3同时限制反射镜3的偏转角度。
两个音圈电机2分别设置在反射镜3另外两侧，与两个快反镜十字柔性支撑结构1成交叉设置，用于驱动反射镜3进行偏转。
本发明的技术方案具有如下有益效果：采用此快反镜十字柔性支撑结构成型工艺方法，避免了钎焊强度低以及产生应力的问题，降低了工艺的复杂程度，实现了将激光钎焊和激光熔融焊两道工序合二为一，使焊接的强度能完全适应快反镜的摆动，解决了工艺流程、手段繁杂、焊接环境要求高的问题，大大缩短了成型的时效，解决了目前快反镜十字柔性支撑成型工艺的工序复杂、生产质量较差的问题。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种快反镜十字柔性支撑结构的成型工艺方法，其特征在于，所述快反镜十字柔性支撑结构包括两个垫片和两个弹性片，两个所述弹性片呈十字交叉状设置在两个所述垫片之间，所述成型工艺方法用于将所述弹性片的连接端部与所述垫片的连接槽腔连接；
所述成型工艺方法包括：
S1：清洁所述弹性片的目标连接端部和所述垫片的目标连接槽腔；
S2：对所述弹性片的目标连接端部和所述垫片的目标连接槽腔进行预热处理；
S3：将所述弹性片的目标连接端部插入到所述垫片的目标连接槽腔中；
S4：在所述弹性片的目标连接端部与所述垫片的目标连接槽腔的槽顶之间以及所述弹性片的目标连接端部与所述垫片的目标连接槽腔的槽底之间分别放置焊接材料；
S5：采用激光钎焊方式对所述焊接材料进行加热以将所述弹性片的目标连接端部与所述垫片的目标连接槽腔连接固定；
S6：采用激光熔融焊方式将所述弹性片的目标连接端部与所述垫片的目标连接槽腔进一步加固；
S7：反复重复步骤S1至S6以将所有所述弹性片的其他连接端部与对应的所述垫片的连接槽腔连接。
2.根据权利要求1所述的快反镜十字柔性支撑结构的成型工艺方法，其特征在于，在步骤S2中，预热处理的温度为500-550摄氏度。
3.根据权利要求1所述的快反镜十字柔性支撑结构的成型工艺方法，其特征在于，步骤S1具体包括：
采用乙醇清洁所述弹性片的目标连接端部和所述垫片的目标连接槽腔。
4.根据权利要求1所述的快反镜十字柔性支撑结构的成型工艺方法，其特征在于，在步骤S6中，激光熔融焊的熔池的宽度不小于1mm，激光熔融焊的熔池的深度不小于0.3mm。
5.根据权利要求1所述的快反镜十字柔性支撑结构的成型工艺方法，其特征在于，所述焊接材料为硬钎料，所述硬钎料为铜基钎料、银基钎料、铝基钎料或镍基钎料。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的快反镜十字柔性支撑结构的成型工艺方法，其特征在于，在步骤S5和S6中，焊接过程在惰性气体的保护下进行。
7.一种快反镜十字柔性支撑结构，其特征在于，所述快反镜十字柔性支撑结构采用权利要求1至6中任一项所述的成型工艺方法制成。
8.根据权利要求7所述的快反镜十字柔性支撑结构，其特征在于，所述垫片的两端均形成有斜面，所述斜面上一体成型有固定片，所述固定片与所述斜面之间形成有所述连接槽腔。
9.根据权利要求7所述的快反镜十字柔性支撑结构，其特征在于，每个所述弹性片的两个连接端部均呈L形。
10.一种快反镜，其特征在于，所述快反镜包括权利要求7至9中任一项所述的快反镜十字柔性支撑结构。
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