一种基于纳米颗粒增强的大面积激光冲击点焊方法及装置

摘要

一种基于纳米颗粒增强的大面积激光冲击点焊方法及装置，涉及高速冲击焊接领域，其特征是高能短脉冲激光器发出脉冲激光，激光束经透镜聚焦形成一定直径大小光斑透过透明PC板辐照在黑漆层，产生高温高压的等离子体诱导产生冲击波驱动飞片发生局部弯曲变形并与工件高速碰撞，将工件表层的微纳米颗粒直接植入焊接界面，实现飞片和工件的点状冷焊。本发明在激光冲击点焊接过程中将微纳米颗粒相植入飞片和工件的焊接界面，可以有效避免热影响区和金属间化合物的产生，显著改善焊接界面材料的力学性能，提高焊件的连接强度。此外，本发明还可以精确控制焊点尺寸，且装置简单，适用于不同规格板料的大面积点焊。

主权项

一种基于纳米颗粒增强的大面积激光冲击点焊方法，其特征是它包括以下步骤：（1）用砂纸打磨飞片和工件待焊接表面以去除氧化层，并用酒精将其洗净晾干；（2）用无机粘结剂将纳米颗粒均匀地涂履在工件待焊接表面，自然干燥，所述纳米颗粒涂层的厚度为0.1~0.5mm；（3）用PC板做约束层，并在其表面喷涂一层厚度为0.1mm左右的黑漆作为吸收层；用粘合剂将飞片和涂有黑漆的约束层表面粘结在一起；（4）通过计算机控制三坐标移动平台移动至初始焊接工位；激光器发出脉冲激光，激光束经透镜聚焦形成光斑透过透明PC板辐照在黑漆层，产生高温高压等离子诱导产生体冲击波并在透明PC板的约束作用下驱动飞片发生局部弯曲变形，并以高速撞击工件；纳米颗粒层受飞片超高速、超高应变率冲击加载作用植入焊接界面，实现飞片和工件的点焊连接，避免了热影响区和金属间化合物的产生，有效地改善焊接界面区域材料的力学性能，增大显微硬度，弹性模量，并提高焊接件的拉伸剪切强度；（5）通过计算机控制三坐标移动平台移动至后续的焊接工位，重复步骤（4），直到完成全部焊接点的冲击焊接，实现大面积冲击点焊。