一种激光辅助振动摩擦焊接机

1.本实用新型涉及振动摩擦焊接设备领域，具体涉及一种激光辅助振动摩擦焊接机。


背景技术：

2.线性摩擦焊是一种较为先进的固态压力焊焊接技术，其工作原理是通过工件的振动，使摩擦表面的材料塑化，在压力的作用下结合到一起。焊接的焊件焊缝区域的强度可与母材相似，凭借这个特点振动摩擦焊接多用于汽车、航天以及刀具等高精密加工领域，对钛合金和铜合金等同种或异种金属进行焊接。振动摩擦焊接在工艺上，焊缝始终保持在固态，避免了金属在熔化与凝固过程中的缺陷。
3.在振动摩擦焊接过程中，在摩擦界面的边缘部分相比于中心位置升温较慢，所以摩擦界面中心的高温区域向摩擦界面边缘区域传递热量需要一定时间，需要更多的摩擦周期来达到预焊接条件，造成焊接过程效率低下。并且振动摩擦频率过高，容易导致对线性摩擦焊接机产生一定程度的磨损，减少机器的使用寿命。
4.为此，我们提出一种激光辅助振动摩擦焊接机。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提出一种激光辅助振动摩擦焊接机，可有效解决因摩擦周期长导致焊接效率低以及焊接设备磨损的问题。
6.本实用新型为了实现上述目的，采用如下技术方案：
7.一种激光辅助振动摩擦焊接机，包括箱体、支撑座、激光发射器、激光反射单元、第一升降驱动机构、工作台、第二升降驱动机构以及振动摩擦器；所述箱体内部设置所述支撑座、激光发射器、激光反射单元、工作台以及振动摩擦器；所述支撑座上设置所述激光发射器和所述激光反射单元，所述第一升降驱动机构用于驱动所述支撑座升、降；所述激光反射单元包括积分镜伸缩架和积分镜；所述积分镜伸缩架的一端连接所述激光发射器，另一端连接所述积分镜；所述积分镜对准所述激光发射器布置；所述工作台上设置有第一夹持件，所述第二升降驱动机构用于驱动所述工作台升、降；所述振动摩擦器一端连接于所述箱体顶部，另一端连接有第二夹持件；所述激光发射器发射的激光经激光反射单元反射至第一夹持件和第二夹持件之间的位置。
8.优选的，所述第一升降驱动机构包括第一固定架、第一导向柱、第一支撑架、连接轴以及第一液压缸；所述第一固定架与所述箱体相连接；所述第一导向柱的一端连接所述第一固定架，另一端连接所述第一支撑架，所述第一支撑架与所述箱体相连接；所述支撑座滑动连接所述第一导向柱；所述支撑座连接所述连接轴；所述第一液压缸的一端连接于所述箱体，另一端连接所述连接轴。
9.优选的，所述第二升降驱动机构包括第二固定架、第二导向柱、第二支撑架以及第二液压缸；所述第二固定架与所述箱体相连接；所述第二导向柱的一端连接所述第二固定
架，另一端连接所述第二支撑架，所述第二支撑架与所述箱体相连接；所述工作台滑动连接于所述第二导向柱；所述第二液压缸的一端连接所述箱体，另一端连接所述工作台。
10.优选的，所述积分镜设置为45度铜反射积分镜。
11.优选的，所述箱体外设置有控制器，所述控制器分别经信号线缆连接第一液压缸的控制端、第二液压缸的控制端、激光发射器的控制端以及振动摩擦器的控制端。
12.本实用新型具有以下有益效果：采用激光辅助加热，焊接处更容易达成焊接条件，节省摩擦时间，提高焊接效率。由于采用激光辅助加热，可降低振动摩擦频率，可以减少对焊接设备的磨损。
附图说明
13.图1为本实用新型的内部结构示意图；
14.图2为本实用新型的部分结构示意图；
15.图3为本实用新型的部分结构示意图；
16.图4为本实用新型的整体结构简图；
17.其中，1-箱体，21-第一固定架，22-第一导向柱，23-第一支撑架，24-支撑座，25-连接轴，26-第一液压缸，27-激光发射器，28-积分镜伸缩架，29-积分镜，31-第二固定架，32-第二导向柱，33-第二支撑架，34-第二液压缸，35-工作台，36-第一夹持件，41-振动摩擦器，42-第二夹持件，5-液晶控制面板，61-下焊接件，62-上焊接件。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。
19.实施例1
20.结合图1至图4所示，本实用新型涉及一种激光辅助振动摩擦焊接机，其主要包括箱体1、支撑座24、激光发射器27、激光反射单元、工作台35、振动摩擦器41以及液晶控制面板5等。箱体1内部设置支撑座24、激光发射器27、激光反射单元、工作台35以及振动摩擦器41，箱体1的外侧连接液晶控制面板5。
21.支撑座24上设置激光发射器27和激光反射单元，第一升降驱动机构用于驱动所述支撑座24升、降。第一升降驱动机构包括第一固定架21、第一导向柱22、第一支撑架23、连接轴25以及第一液压缸26。
22.第一固定架21与箱体1的底部以及侧面相固定连接。第一导向柱22的一端连接第一固定架21，另一端连接第一支撑架23，第一支撑架23与箱体1的顶部及侧面相固定连接。支撑座24滑动连接第一导向柱22，激光发射器27可通过支撑座24在第一导向柱22上下滑动。支撑座24之间设置连接轴25。第一液压缸26的一端连接于箱体1，另一端连接连接轴25。第一液压缸26进行伸缩时带动连接轴25进行上下移动，从而带动支撑座24沿第一导向柱22上下滑动，可初步调节激光发射器27的高度。
23.支撑座24上设置有激光反射单元，激光反射单元包括积分镜伸缩架28和积分镜29；积分镜伸缩架28的一端连接激光发射器24，另一端连接积分镜29；积分镜29正对激光发
射器27布置。
24.积分镜29可设置为45度铜反射积分镜，铜反射积分镜具有较高的反射率，且激光发射器27发射的圆形光斑，通过45度铜反射积分镜可聚焦成能量均匀分布在焊接处的矩形光斑，使得形成的焊接接头更加规则整齐。积分镜伸缩架28可通过手动调节，将矩形光斑对准焊接件加热位置。激光发射器27加热效率高，焊接金属界面更容易达成焊接条件，挤出更多塑性材料，形成更优质的接头，节省摩擦时间提高焊接效率。
25.工作台35连接有第二升降驱动机构。第二升降驱动机构用于驱动工作台35升、降。第二升降驱动机构包括第二固定架31、第二导向柱32、第二支撑架33以及第二液压缸34。
26.第二固定架31与箱体1的底部以及侧面相连接。第二导向柱32的一端连接第二固定架31，另一端连接第二支撑架33，第二支撑架33与箱体1的顶部以及侧面相连接。工作台35滑动连接于第二导向柱32。第二液压缸34的一端连接箱体1，另一端连接工作台35底部。第二液压缸34进行伸缩，可带动工作台35延第二导向柱32进行竖直方向的移动。
27.工作台35上设置有第一夹持件36，第一夹持件36可用于夹持固定下焊接件61。
28.振动摩擦器41设置在箱体1的顶部，振动摩擦器41底部连接有第二夹持件42，第二夹持件42用于夹持固定上焊接件62。振动摩擦器41可驱动第二夹持件42夹持固定上焊接件62进行水平方向往复运动。激光发射器27发射的激光经激光反射单元反射至第一夹持件36和第二夹持件42之间的位置。
29.箱体1外设置有控制器，控制器分别经信号线缆连接第一液压缸26的控制端、第二液压缸34的控制端、激光发射器27的控制端以及振动摩擦器41的控制端。控制器连接有液晶控制面板5，液晶控制面板5上设置有分别控制第一液压缸26、第二液压缸34、激光发射接器27以及振动摩擦器41工作的第一按钮、第二按钮、第三按钮以及第四按钮。
30.本实用新型的操作过程如下：首先，接通电源，将上焊接件62和下焊接件61放置在第二夹持件42与第一夹持件36上进行夹紧固定。其次，通过第二按钮控制第二液压缸34顶紧焊件。然后，按下第一按钮驱动第一液压缸26调整激光发射器27的高度，按下第三按钮，激光发射器27发射激光，激光在45度铜反射积分镜29的作用下反射到下焊接件61与上焊接件62贴合处，同时按下第四按钮，使振动摩擦器41驱动第二夹持件42带动上焊接件62沿下焊接件61上表面做水平往复运动；此时第二液压缸34持续给下焊接件61施加压力，使得下焊接件61和上焊接件62持续夹紧。在振动摩擦焊接的同时，采用激光辅助加热。在加热到指定时间后，激光发射器27停止发射激光，振动摩擦继续进行。振动摩擦完成后，振动摩擦器41停止振动，第二液压缸34施加一个顶锻力，在焊件完成焊缝后，停止工作。最后，第二液压缸34驱动工作台35下降，将焊接的工件取下，完成焊接。本实用新型采用激光辅助加热，焊接处更容易达成焊接条件，节省摩擦时间，提高了焊接效率。并且通过激光加热的作用，可以降低振动摩擦频率，减少对焊接设备的磨损，提高焊接设备的使用寿命。
31.本设备采用激光进行加热，热量输入更加集中，减少了通过热传导到达边缘造成的能量损耗，并且可以焊接对热量需求更高的金属。
32.需要说明的是，振动摩擦器41的结构及其如何带动第二夹持件42夹持固定焊接件做横向往复运动都是现有技术，本技术不再进行详细说明。本技术其他未进行详细说明的地方，均为现有技术。
33.当然，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利
范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内，理应受到本实用新型的保护。

技术特征：
1.一种激光辅助振动摩擦焊接机，其特征在于，包括箱体、支撑座、激光发射器、激光反射单元、第一升降驱动机构、工作台、第二升降驱动机构以及振动摩擦器；所述箱体内部设置所述支撑座、激光发射器、激光反射单元、工作台以及振动摩擦器；所述支撑座上设置所述激光发射器和所述激光反射单元，所述第一升降驱动机构用于驱动所述支撑座升、降；所述激光反射单元包括积分镜伸缩架和积分镜；所述积分镜伸缩架的一端连接所述激光发射器，另一端连接所述积分镜；所述积分镜对准所述激光发射器布置；所述工作台上设置有第一夹持件，所述第二升降驱动机构用于驱动所述工作台升、降；所述振动摩擦器一端连接于所述箱体顶部，另一端连接有第二夹持件；所述激光发射器发射的激光经激光反射单元反射至第一夹持件和第二夹持件之间的位置。2.根据权利要求1所述的一种激光辅助振动摩擦焊接机，其特征在于，所述第一升降驱动机构包括第一固定架、第一导向柱、第一支撑架、连接轴以及第一液压缸；所述第一固定架与所述箱体相连接；所述第一导向柱的一端连接所述第一固定架，另一端连接所述第一支撑架，所述第一支撑架与所述箱体相连接；所述支撑座滑动连接所述第一导向柱；所述支撑座连接所述连接轴；所述第一液压缸的一端连接于所述箱体，另一端连接所述连接轴。3.根据权利要求1所述的一种激光辅助振动摩擦焊接机，其特征在于，所述第二升降驱动机构包括第二固定架、第二导向柱、第二支撑架以及第二液压缸；所述第二固定架与所述箱体相连接；所述第二导向柱的一端连接所述第二固定架，另一端连接所述第二支撑架，所述第二支撑架与所述箱体相连接；所述工作台滑动连接于所述第二导向柱；所述第二液压缸的一端连接所述箱体，另一端连接所述工作台。4.根据权利要求1所述的一种激光辅助振动摩擦焊接机，其特征在于，所述积分镜设置为45度铜反射积分镜。5.根据权利要求1所述的一种激光辅助振动摩擦焊接机，其特征在于，所述箱体外设置有控制器，所述控制器分别经信号线缆连接第一液压缸的控制端、第二液压缸的控制端、激光发射器的控制端以及振动摩擦器的控制端。

技术总结
本实用新型涉及振动摩擦焊接设备领域，具体涉及一种激光辅助振动摩擦焊接机，包括箱体、支撑座、激光发射器、激光反射单元、第一升降驱动机构、工作台、第二升降驱动机构以及振动摩擦器；所述支撑座上设置有激光发射器和激光反射单元；所述激光反射单元包括积分镜伸缩架和积分镜；所述工作台连接有第二升降驱动机构，所述工作台上设置有第一夹持件；所述振动摩擦器一端连接于所述箱体顶部，另一端连接有第二夹持件；本实用新型采用激光辅助加热，焊接处更容易达成焊接条件，挤出更多塑性材料，形成更优质的接头，提高焊接效率；激光发射器的加热作用，降低振动频率，可以降低焊接设备的磨损。的磨损。的磨损。


技术研发人员：贾有东 李云霞 李正芳 谭文毕 石海军 杨宏梅 王特方 范宇汶
受保护的技术使用者：昆明学院
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/7/23