(19)国家知识产权局
(12)发明 专利
(10)授权公告 号
(45)授权公告日
(21)申请 号 202210694908.1
(22)申请日 2022.06.20
(65)同一申请的已公布的文献号
申请公布号 CN 114769877 A
(43)申请公布日 2022.07.22
(73)专利权人 中山大学
地址 510275 广东省广州市海珠区新港西
路135号
(72)发明人 胡琰莹 湛亚琪 马显锋 杨卫岐
(74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有
限公司 4 4245
专利代理师 梁睦宇
(51)Int.Cl.
B23K 26/346(2014.01)
B23K 26/70(2014.01)审查员 禹业晓
(54)发明名称
随焊摆动超 声辅助激光焊 接装置及方法
(57)摘要
本发明公开了一种随焊摆动超声辅助激光
焊接装置及方法, 其中随焊摆动超声辅助激光焊
接装置包括基座、 激光器、 超声器、 轴向移动机构
和摆动机构; 所述激光器安装于基座的工作台上
方, 轴向移动机构通过支撑架安装于基座上, 所
述超声器安装于轴向移动机构; 所述摆动机构 包
括曲线轨道、 齿轮、 传动轴和电机, 所述电机安装
于基座的一侧, 所述传动轴的一端与电机的动力
输出轴连接, 所述传动轴的另一端通过轴承座安
装于基座的另一侧, 所述齿轮通过传动轴安装于
曲线轨道内, 所述齿轮与曲线轨道的内齿啮合,
所述曲线轨道的一端与轴向移动机构连接。 本发
明可加速熔池排气消除气孔缺陷, 并有效打碎粗
大一次枝晶从而增加形核质点, 细化焊缝组织,
提升焊接质量。
权利要求书1页 说明书4页 附图3页
CN 114769877 B
2022.09.13
CN 114769877 B
1.随焊摆动超声辅助激光焊接装置, 其特征在于: 包括基座、 激光器、 超声器、 轴向移动
机构和摆动机构; 所述激光器安装于基座的工作台上方, 轴向移动机构通过支撑架安装于
基座上, 所述超声器安装于轴向移动机构; 所述摆动机构包括 曲线轨道、 齿轮、 传动轴和电
机, 所述电机安装于基座的一侧, 所述传动轴的一端与电机的动力输出轴连接, 所述传动轴
的另一端通过轴承座安装于基座的另一侧, 所述齿轮通过传动轴安装于曲线轨道内, 且所
述齿轮与曲线轨道的内齿啮合, 所述曲线轨道的一端与轴向移动机构连接 。
2.根据权利要求1所述的随焊摆动超声辅助激光焊接装置, 其特征在于: 所述曲线轨道
包括2个圆弧段和2个半圆段, 2个圆弧段的两端分别与 2个半圆段的两端 连接; 其中1个圆弧
段的内侧面设有与齿轮啮合的内齿。
3.根据权利要求1所述的随焊摆动超声辅助激光焊接装置, 其特征在于: 所述轴向移动
机构包括驱动单元、 固定座和光轴, 所述固定座的上端安装于支撑架, 所述光轴安装于固定
座, 所述超声器通过连接架与光轴连接, 所述 驱动单元安装于固定座, 且所述驱动单元与连
接架连接, 所述固定座的背面与曲线轨道的一端固定连接 。
4.根据权利要求3所述的随焊摆动超声辅助激光焊接装置, 其特征在于: 所述驱动单元
包括气缸和气泵, 所述气缸与气泵 连接, 所述气缸的缸体安装于固定座, 所述气缸的伸缩杆
与连接架连接 。
5.根据权利要求1所述的随焊摆动超声辅助激光焊接装置, 其特征在于: 所述支撑架包
括底座、 横梁和2条立柱, 2条立柱的下端通过相应的底 座固定于基座的两侧, 所述立柱的下
端两侧设有三角撑; 所述横梁的两端通过轴承分别安装于立柱的上端, 所述横梁的中部与
轴向移动机构连接 。
6.随焊摆动超声辅助激光焊接方法, 其特征在于: 采用权利要求4所述的随焊摆动超声
辅助激光焊接装置, 包括以下步骤:
S1、 将被焊工件固定在工作台上, 并将激光器移动至被 焊工件上 方的起始位置;
S2、 设置激光器、 超声器和电机的参数;
S3、 启动气泵、 超声器、 电机和激光电源, 当被焊工件在工作台的带动下以一定速度沿
焊接方向移动时, 气缸驱动超声器沿超声器的轴线方向移动, 同时电机通过传动轴、 齿轮和
曲线轨道驱动超声器往复摆动, 以实现随焊摆动超声场辅助激光焊接 。
7.根据权利要求6所述的随焊摆动超声辅助激光焊接方法, 其特征在于: 在步骤S3中,
工作台带动被 焊工件的移动速度为5 0‑3000mm/min。
8.根据权利要求6所述的随焊摆动超声辅助激光焊接方法, 其特征在于: 步骤S3中, 电
机的动力输出轴的旋转速度为10 ‑200rpm。权 利 要 求 书 1/1 页
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2随焊摆动超声辅助激光焊接装 置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及焊接技 术, 具体涉及一种随焊摆动超声辅助激光焊接装置及方法。
背景技术
[0002]激光焊接与传统熔焊方法相比, 具有能量密度高、 焊接速度快、 单面焊双面成形等
优点, 已经在航空航 天、 武器制造、 船舶制造、 汽 车制造、 压力容器制造等多个领域中有广泛
应用。 然而, 焊接过程中激光束的热作用使得焊缝金属发生熔化和凝固, 不可避免引起组织
粗大和焊缝内部气孔问题, 从而严重降低接头的承载能力。 在焊接过程中施加超声, 可以促
进气泡逸出焊缝。 然而传统超声辅助激光焊接的超声振动装置都固定于焊缝的前方或后
方, 且超声头端部与焊点之 间距离不变, 使焊缝 处于静态声场作用中。 静态声场中驻波点振
幅为零, 不利于气泡的快速溢出; 同时, 静态声场对一次柱状晶的破碎程度较弱, 难以获得
细小的焊缝组织。
发明内容
[0003]本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足, 提供了一种随焊摆动超声辅
助激光焊接装置。 此随焊摆动超声辅助激光焊接装置可加速熔池排气消除气孔缺陷, 并有
效打碎粗大一次枝晶从而增 加形核质点, 细化焊缝组织, 提高焊接质量。
[0004]同时, 本发明的另一目的是提供了一种随焊摆动超声辅助激光焊接方法。
[0005]本发明的目的通过以下的技术方案实现: 本随焊摆动超声辅助激光焊接装置, 包
括基座、 激光器、 超声器、 轴向移动机构和摆动机构; 所述激光器安装于基座的工作台上方,
轴向移动机构通过支撑架安装于基座上, 所述超声器安装于轴向移动机构; 所述摆动机构
包括曲线轨道、 齿轮、 传动轴和电机, 所述电机安装于基座的一侧, 所述传动轴的一端与电
机的动力输出轴 连接, 所述传动轴的另一端通过轴承座安装于基座的另一侧, 所述齿轮通
过传动轴安装于曲线轨道内, 且所述齿轮与曲线轨道的内齿啮合, 所述 曲线轨道的一端与
轴向移动机构连接 。
[0006]优选的, 所述曲线轨道包括2个圆弧段和2个半圆段, 2个圆弧段的两端分别与2个
半圆段的两端连接; 其中1个圆弧段的内侧面设有与齿轮啮合的内齿。
[0007]优选的, 所述轴向移动机构包括驱动单元、 固定座和光轴, 所述固定座的上端安装
于支撑架, 所述光轴安装于固定座, 所述超声器通过连接架与光轴连接, 所述驱动单元安装
于固定座, 且所述驱动单 元与连接架连接, 所述固定座的背面与曲线轨道的一端固定连接 。
[0008]优选的, 所述驱动单元包括气缸和气泵, 所述气缸与气泵连接, 所述气缸的缸体安
装于固定座, 所述气缸的伸缩杆与连接架连接 。
[0009]优选的, 所述支撑架包括底座、 横梁和2 条立柱, 2条立柱的下端通过相应的底座固
定于基座的两侧, 所述立柱的下端两侧设有三角撑; 所述横梁的两端通过轴承分别安装于
立柱的上端, 所述横梁的中部与轴向移动机构连接
[0010]随焊摆动超声辅助激光焊接方法, 采用上述的随焊摆动超声辅助激光焊接装置,说 明 书 1/4 页
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专利 随焊摆动超声辅助激光焊接装置及方法
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