本發(fā)明涉及焊接及殘余應力調控領域，尤其涉及一種機械手激光薄板焊接殘余應力消減均化裝置及其方法。

背景技術：

1、薄板焊接時，因局部不均勻的相變、傳熱溫度場的不均勻性以及束縛應力的影響，導致材料內部積累大量彈性能量，最終以彈性應力的形式顯現(xiàn)出來，形成所謂的焊接殘余應力。這種應力屬于焊接時凝固過程中固有的殘余應力類型，在材料的后續(xù)使用和工作中可能會對結構的穩(wěn)定性和性能產(chǎn)生影響。

2、如何降低焊接殘余應力是現(xiàn)在迫切需要解決的內容。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N機械手激光薄板焊接殘余應力消減均化裝置及其方法，能夠有效的降低焊縫處的焊接殘余應力。

2、本申請?zhí)峁┑囊环N機械手激光薄板焊接殘余應力消減均化裝置，適用于機械手激光焊接待焊接薄板，包括工作臺和超聲換能器；所述工作臺，適用于放置所述待焊接薄板，所述待焊接薄板能夠通過機械手激光焊接，且所述工作臺上開設有至少兩個過孔，且所述過孔沿著所述工作臺的寬度方向設置；所述超聲換能器為兩個以上，所述超聲換能器設置在所述工作臺的下方，與所述工作臺的過孔位置相對應。

3、在機械手激光薄板焊接殘余應力消減均化裝置的一種可能實現(xiàn)方式中，所述超聲換能器包括：變幅桿、前端蓋、壓電陶瓷片、電極片和后端蓋；所述變幅桿為圓柱體，所述變幅桿的一端設置有法蘭盤，所述變幅桿的一端貫穿所述工作臺的所述過孔與所述工作臺上表面齊平或者高出所述工作平臺上表面預設距離，所述變幅桿用于增大所述超聲換能器的散熱面積；所述前端蓋與所述變幅桿與所述待焊接的薄板連接的相對端連接；所述壓電陶瓷片設置在所述前端蓋與所述變幅桿連接的相對端；所述電極片設置在所述電壓陶瓷片與所述前端蓋連接的相對端；所述后端蓋設置在所述電極片與所述壓電陶瓷片連接的相對端，且所述后端蓋的另一端設置有壓緊螺母；且所述貫穿孔貫穿所述前端蓋、所述壓電陶瓷片、所述電極片和所述后端蓋。

4、在機械手激光薄板焊接殘余應力消減均化裝置的一種可能實現(xiàn)方式中，還包括銅壓板，所述銅壓板可拆卸的設置在所述工作臺的頂部，且所述待焊接薄板設置在所述銅壓板與所述工作臺之間。

5、在機械手激光薄板焊接殘余應力消減均化裝置的一種可能實現(xiàn)方式中，所述銅壓板設置在所述待焊接的薄板的頂部，且緊貼所述待焊接的薄板焊接焊縫15mm的位置。

6、在機械手激光薄板焊接殘余應力消減均化裝置的一種可能實現(xiàn)方式中，所述銅壓板的靠近所述焊縫端開設有坡口，且坡口的坡度為α，α為45°。

7、在機械手激光薄板焊接殘余應力消減均化裝置的一種可能實現(xiàn)方式中，還包括電源線和超聲電源，所述電源線的一段與所述壓緊螺母連接，所述電源線的另一端與所述超聲電源連接。

8、在機械手激光薄板焊接殘余應力消減均化裝置的一種可能實現(xiàn)方式中，所述超聲換能器和所述超聲電源均設置為多個，且所述超聲換能器與所述超聲電源的數(shù)量相同。

9、在機械手激光薄板焊接殘余應力消減均化裝置的一種可能實現(xiàn)方式中，還包括上位機，所述上位機與所述超聲電源之間電連接，且所述超聲電源用rs485協(xié)議與所述上位機連接。

10、在機械手激光薄板焊接殘余應力消減均化裝置的一種可能實現(xiàn)方式中，還包括彈簧和螺釘，所述變幅桿上開設有螺釘孔，所述螺釘貫穿所述螺釘孔，且所述彈簧設置在所述螺釘孔上，位于所述變幅桿與所述工作臺的連接端。

11、在機械手激光薄板焊接殘余應力消減均化裝置的一種可能實現(xiàn)方式中，在所述變幅桿與所述待焊接的薄板的連接端涂抹有耦合劑；在所述銅壓板與所述待焊接的薄板之間涂抹有高溫導熱材料。

12、本申請還提供一種金屬薄板焊接殘余應力消減與均化方法，使用前述任意一項所述的裝置在焊接過程中對焊接焊接殘余應力消減與均化，包括以下步驟：

13、設定焊接軌跡和參數(shù)；

14、將待焊接的薄板放置于所述工作臺的預設位置，待焊接的薄板上方放置銅壓板并壓緊；

15、將所述超聲換能器的變幅桿緊貼焊縫兩側；

16、啟動所述超聲換能器；

17、所述機械手根據(jù)所設定好的焊接軌跡對所述待焊接薄板進行激光焊接。

18、本發(fā)明的有益效果：本申請在焊接用工作臺的下方設置超聲換能器和變幅桿；工作臺為具有一定厚度的板狀結構，且工作臺上開設有過孔，設置工作臺是為了能夠放置待焊接的薄板，使焊接薄板在工作臺上完成，且設置過孔是為了能夠使變幅桿與待焊接的薄板連接；銅壓板可拆卸的設置在工作臺的頂部，且?guī)Ш附拥谋“逶O置在銅壓板與工作臺之間，設置銅壓板是為了與工作臺相配合壓緊待焊接壁板；超聲換能器設置在工作臺的底部，超聲換能器與工作臺的過孔位置相對應，且超聲換能器的上設置有貫穿孔，且貫穿孔能夠貫穿超聲換能器的兩端，從而能夠通過超聲換能器在待焊接的薄板焊接過程中就降低焊縫處的焊接殘余應力。本申請中變幅桿為圓柱體，變幅桿的一端設置有法蘭盤，變幅桿的一端貫穿工作臺的過孔與待焊接的薄板連接，變幅桿的另一端與超聲換能器的一端連接，變幅桿用于增大超聲換能器的散熱面積，有助于超聲換能器更長時間的工作以防止換能器因溫度過高受損。

技術特征：

1.一種機械手激光薄板焊接殘余應力消減與均化裝置，適用于機械手激光焊接待焊接薄板，其特征在于，包括工作臺和超聲換能器；

2.根據(jù)權利要求1的機械手激光薄板焊接殘余應力消減與均化裝置，其特征在于，所述超聲換能器包括：變幅桿、前端蓋、壓電陶瓷片、電極片和后端蓋；

3.根據(jù)權利要求2的機械手激光薄板焊接殘余應力消減與均化裝置，其特征在于，還包括銅壓板，所述銅壓板可拆卸的設置在所述工作臺的頂部，且所述待焊接薄板設置在所述銅壓板與所述工作臺之間。

4.根據(jù)權利要求3的機械手激光薄板焊接殘余應力消減與均化裝置，其特征在于，所述銅壓板設置在所述待焊接的薄板的頂部，且緊貼所述待焊接的薄板焊接焊縫15mm的位置。

5.根據(jù)權利要求4的機械手激光薄板焊接殘余應力消減與均化裝置，其特征在于，所述銅壓板的靠近所述焊縫端開設有坡口，且坡口的坡度為α，α為45°。

6.根據(jù)權利要求1-5任一項的機械手激光薄板焊接殘余應力消減與均化裝置，其特征在于，還包括電源線和超聲電源，所述電源線的一段與所述壓緊螺母連接，所述電源線的另一端與所述超聲電源連接。

7.根據(jù)權利要求6的機械手激光薄板焊接殘余應力消減均化裝置，其特征在于，所述超聲換能器和所述超聲電源均設置為多個，且所述超聲換能器與所述超聲電源的數(shù)量相同。

8.根據(jù)權利要求6的機械手激光薄板焊接殘余應力消減均化裝置，其特征在于，還包括上位機，所述上位機與所述超聲電源之間電連接，且所述超聲電源用rs485協(xié)議與所述上位機連接。

9.根據(jù)權利要求8的機械手激光薄板焊接殘余應力消減均化裝置，其特征在于，在所述變幅桿與所述待焊接的薄板的連接端涂抹有耦合劑；

10.一種機械手激光薄板焊接殘余應力消減與均化方法，其特征在于，使用權利要求1-9任一項所述的裝置在焊接過程中對焊接焊接殘余應力消減與均化，包括以下步驟：

技術總結
本申請涉及一種機械手激光薄板焊接殘余應力消減均化裝置及其方法，適用于機械手激光焊接待焊接薄板。該裝置包括工作臺和超聲換能器；工作臺，適用于放置待焊接薄板，待焊接薄板能夠通過機械手激光焊接，且工作臺上開設有至少一組過孔，一組過孔為兩個沿著工作臺的寬度方向設置的過孔；超聲換能器為兩個以上，超聲換能器設置在工作臺的下方，與工作臺的過孔位置相對應。本申請通過以上的設置，能夠有效的消減和均化焊接時產(chǎn)生的殘余應力，解決了在焊接薄板時產(chǎn)生的殘余應力導致材料的后續(xù)使用和工作中對結構的穩(wěn)定性和性能產(chǎn)生不良影響的問題。

技術研發(fā)人員：徐春廣,李涔誠,胡賽頤
受保護的技術使用者：創(chuàng)極低應力（上海）科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15