本發(fā)明涉及焊接及殘余應(yīng)力調(diào)控領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)力消減均化裝置及其方法。
背景技術(shù)：
1、薄板焊接時(shí)，因局部不均勻的相變、傳熱溫度場(chǎng)的不均勻性以及束縛應(yīng)力的影響，導(dǎo)致材料內(nèi)部積累大量彈性能量，最終以彈性應(yīng)力的形式顯現(xiàn)出來，形成所謂的焊接殘余應(yīng)力。這種應(yīng)力屬于焊接時(shí)凝固過程中固有的殘余應(yīng)力類型，在材料的后續(xù)使用和工作中可能會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和性能產(chǎn)生影響。
2、如何降低焊接殘余應(yīng)力是現(xiàn)在迫切需要解決的內(nèi)容。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)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(yīng)力。
2、本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)力消減均化裝置，適用于機(jī)械手激光焊接待焊接薄板，包括工作臺(tái)和超聲換能器；所述工作臺(tái)，適用于放置所述待焊接薄板，所述待焊接薄板能夠通過機(jī)械手激光焊接，且所述工作臺(tái)上開設(shè)有至少兩個(gè)過孔，且所述過孔沿著所述工作臺(tái)的寬度方向設(shè)置；所述超聲換能器為兩個(gè)以上，所述超聲換能器設(shè)置在所述工作臺(tái)的下方，與所述工作臺(tái)的過孔位置相對(duì)應(yīng)。
3、在機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)力消減均化裝置的一種可能實(shí)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(shè)置有法蘭盤，所述變幅桿的一端貫穿所述工作臺(tái)的所述過孔與所述工作臺(tái)上表面齊平或者高出所述工作平臺(tái)上表面預(yù)設(shè)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(duì)端連接；所述壓電陶瓷片設(shè)置在所述前端蓋與所述變幅桿連接的相對(duì)端；所述電極片設(shè)置在所述電壓陶瓷片與所述前端蓋連接的相對(duì)端；所述后端蓋設(shè)置在所述電極片與所述壓電陶瓷片連接的相對(duì)端，且所述后端蓋的另一端設(shè)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(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)力消減均化裝置的一種可能實(shí)現(xiàn)方式中，還包括銅壓板，所述銅壓板可拆卸的設(shè)置在所述工作臺(tái)的頂部，且所述待焊接薄板設(shè)置在所述銅壓板與所述工作臺(tái)之間。
5、在機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)力消減均化裝置的一種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述銅壓板設(shè)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(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)力消減均化裝置的一種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述銅壓板的靠近所述焊縫端開設(shè)有坡口，且坡口的坡度為α，α為45°。
7、在機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)力消減均化裝置的一種可能實(shí)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(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)力消減均化裝置的一種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述超聲換能器和所述超聲電源均設(shè)置為多個(gè)，且所述超聲換能器與所述超聲電源的數(shù)量相同。
9、在機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)力消減均化裝置的一種可能實(shí)現(xiàn)方式中，還包括上位機(jī)，所述上位機(jī)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(jī)連接。
10、在機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)力消減均化裝置的一種可能實(shí)現(xiàn)方式中，還包括彈簧和螺釘，所述變幅桿上開設(shè)有螺釘孔，所述螺釘貫穿所述螺釘孔，且所述彈簧設(shè)置在所述螺釘孔上，位于所述變幅桿與所述工作臺(tái)的連接端。
11、在機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)力消減均化裝置的一種可能實(shí)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(dǎo)熱材料。
12、本申請(qǐng)還提供一種金屬薄板焊接殘余應(yīng)力消減與均化方法，使用前述任意一項(xiàng)所述的裝置在焊接過程中對(duì)焊接焊接殘余應(yīng)力消減與均化，包括以下步驟：
13、設(shè)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(tái)的預(yù)設(shè)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(cè)；
16、啟動(dòng)所述超聲換能器；
17、所述機(jī)械手根據(jù)所設(shè)定好的焊接軌跡對(duì)所述待焊接薄板進(jìn)行激光焊接。
18、本發(fā)明的有益效果：本申請(qǐng)?jiān)诤附佑霉ぷ髋_(tái)的下方設(shè)置超聲換能器和變幅桿；工作臺(tái)為具有一定厚度的板狀結(jié)構(gòu)，且工作臺(tái)上開設(shè)有過孔，設(shè)置工作臺(tái)是為了能夠放置待焊接的薄板，使焊接薄板在工作臺(tái)上完成，且設(shè)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(shè)置在工作臺(tái)的頂部，且?guī)Ш附拥谋“逶O(shè)置在銅壓板與工作臺(tái)之間，設(shè)置銅壓板是為了與工作臺(tái)相配合壓緊待焊接壁板；超聲換能器設(shè)置在工作臺(tái)的底部，超聲換能器與工作臺(tái)的過孔位置相對(duì)應(yīng)，且超聲換能器的上設(shè)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(yīng)力。本申請(qǐng)中變幅桿為圓柱體，變幅桿的一端設(shè)置有法蘭盤，變幅桿的一端貫穿工作臺(tái)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(zhǎng)時(shí)間的工作以防止換能器因溫度過高受損。
1.一種機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)力消減與均化裝置，適用于機(jī)械手激光焊接待焊接薄板，其特征在于，包括工作臺(tái)和超聲換能器；
2.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)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(quán)利要求2的機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)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(shè)置在所述工作臺(tái)的頂部，且所述待焊接薄板設(shè)置在所述銅壓板與所述工作臺(tái)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)力消減與均化裝置，其特征在于，所述銅壓板設(shè)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(quán)利要求4的機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)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(shè)有坡口，且坡口的坡度為α，α為45°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)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(quán)利要求6的機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)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(shè)置為多個(gè)，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(quán)利要求6的機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)力消減均化裝置，其特征在于，還包括上位機(jī)，所述上位機(jī)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(jī)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的機(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)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(jī)械手激光薄板焊接殘余應(yīng)力消減與均化方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的裝置在焊接過程中對(duì)焊接焊接殘余應(yīng)力消減與均化，包括以下步驟：