本發(fā)明涉及激光焊接
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種有機(jī)玻璃與不銹鋼激光焊接系統(tǒng)及焊接方法。
背景技術(shù)：
：隨著新材料和新結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，金屬材料和非金屬?gòu)?fù)合材料的綜合應(yīng)用得到極大發(fā)展，而不銹鋼和有機(jī)玻璃因?yàn)楦髯跃哂歇?dú)特的質(zhì)輕及高強(qiáng)度等物理特性，因此在醫(yī)療器械、包裝工業(yè)、汽車零部件、電子器件的
技術(shù)領(lǐng)域：
中得到廣泛應(yīng)用。但是不銹鋼和有機(jī)玻璃之間的焊接存在一定的技術(shù)困難，因?yàn)閮煞N材料的熔點(diǎn)相差較大，使得兩種材料之間的相容性較低，而兩者進(jìn)行焊接時(shí)的熔合區(qū)難以形成金屬與非金屬之間混合化合物，從而降低焊接強(qiáng)度，同時(shí)因?yàn)椴讳P鋼表面存在氧化膜，會(huì)阻礙兩種材料之間的結(jié)合。目前，針對(duì)不銹鋼與有機(jī)玻璃之間的連接主要采用粘接、機(jī)械鉚接、銅焊或超聲波焊接等方式，而上述方式制造出來的結(jié)構(gòu)存在外形不佳、接頭強(qiáng)度不夠理想且生產(chǎn)效率較低等缺點(diǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的主要目的是提出一種有機(jī)玻璃與不銹鋼激光焊接系統(tǒng)及焊接方法，旨在降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率以及保證精準(zhǔn)焊接。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種有機(jī)玻璃與不銹鋼激光焊接系統(tǒng)，包括光纖激光器、與所述光纖激光器電連接且可發(fā)出激光束的激光頭、與所述光纖激光器電連接并控制所述光纖激光器進(jìn)行激光焊接的工業(yè)計(jì)算機(jī)；所述激光焊接系統(tǒng)還包括用于夾緊有機(jī)玻璃工件與不銹鋼工件的夾緊裝置，所述夾緊裝置包括下壓板和相互分離且分別壓緊工件兩端的上壓板，所述上壓板可通過螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)工件的壓緊度。優(yōu)選地，激光焊接系統(tǒng)設(shè)有可噴射保護(hù)氣體的保護(hù)氣體噴嘴，所述保護(hù)氣體噴嘴的末端朝向于工件焊接位置。優(yōu)選地，所述保護(hù)氣體噴嘴可噴射出用于保護(hù)焊接的氣體為氬氣。優(yōu)選地，所述光纖激光器控制輸出激光的功率為30～144w，脈沖激光持續(xù)時(shí)間為3～7ms，激光束掃描頻率為6～14hz，激光移動(dòng)速度為0.6～1.4mm/s，激光器光斑直徑為2～10mm，所述保護(hù)氣體噴嘴噴射氣體流量為15～35l/min。優(yōu)選地，所述光纖激光器控制輸出激光的功率為105w，脈沖激光持續(xù)時(shí)間為5ms，激光束掃描頻率為14hz、激光移動(dòng)速度為1mm/s、激光光斑直徑為6mm，保護(hù)氣體的流量為25l/min。優(yōu)選地，位于有機(jī)玻璃工件與不銹鋼工件焊接相連位置下方的所述下壓板頂面設(shè)有用于排泄焊接氣體的排氣凹槽。本發(fā)明還提出一種使用所述有機(jī)玻璃與不銹鋼激光焊接系統(tǒng)的焊接方法，包括以下步驟：步驟1：打磨清潔不銹鋼工件的表面，并將打磨后的不銹鋼工件置于清洗液中進(jìn)行超聲波清洗，清洗完畢后取出并干燥；步驟2：將有機(jī)玻璃工件置于清洗液中進(jìn)行超聲波清洗，去除所述有機(jī)玻璃工件表面雜質(zhì)后取出并干燥；步驟3：將有機(jī)玻璃工件放置于所述下壓板頂面，將不銹鋼工件放置于所述有機(jī)玻璃工件上，并通過所述上壓板將所述有機(jī)玻璃工件以及所述不銹鋼工件壓緊于所述下壓板頂面；步驟4：所述工業(yè)計(jì)算機(jī)控制所述光纖激光器并通過所述激光頭發(fā)出激光束，激光束經(jīng)過所述有機(jī)玻璃工件與所述不銹鋼工件焊接位置并使兩者焊接相連形成一體。本發(fā)明技術(shù)方案通過采用工業(yè)計(jì)算機(jī)控制光纖激光器從激光頭發(fā)生激光，從而對(duì)有機(jī)玻璃工件和不銹鋼工件進(jìn)行焊接成型，并且通過夾緊裝置和保護(hù)氣體對(duì)焊接位置進(jìn)行保護(hù)，使得焊接過程和焊接結(jié)果更加可靠。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中將兩者相連技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案使得兩者相連后具有較好透明性、化學(xué)和力學(xué)的穩(wěn)定性、易染色、易加工以及外形美觀等優(yōu)點(diǎn)。并且相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的鉚接技術(shù)，本發(fā)明具有密封性能高、成本低且省時(shí)省力的優(yōu)點(diǎn)；與粘接技術(shù)相比，本發(fā)明具有生產(chǎn)效率高、焊縫強(qiáng)度高優(yōu)點(diǎn)；與銅焊技術(shù)相比，該方法綠色環(huán)保，適用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；與傳統(tǒng)的超聲波焊接技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有熔池小、熱影響區(qū)小、可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)焊接，能夠克服傳統(tǒng)技術(shù)中容易造成熱變形的技術(shù)問題。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明激光焊接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明焊件的焊縫剖面圖。附圖標(biāo)號(hào)說明：標(biāo)號(hào)名稱標(biāo)號(hào)名稱1光纖激光器221排氣凹槽11激光頭3工業(yè)計(jì)算機(jī)12激光束4保護(hù)氣體噴嘴2夾緊裝置5不銹鋼工件21上壓板6有機(jī)玻璃工件211螺釘7焊縫22下壓板本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。需要說明，若本發(fā)明實(shí)施例中有涉及方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)，則該方向性指示僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對(duì)位置關(guān)系、運(yùn)動(dòng)情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時(shí)，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變。另外，若本發(fā)明實(shí)施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，則該“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。另外，各個(gè)實(shí)施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明提出一種有機(jī)玻璃與不銹鋼激光焊接系統(tǒng)。請(qǐng)參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例的一種有機(jī)玻璃與不銹鋼激光焊接系統(tǒng)，包括光纖激光器1、與光纖激光器1電連接且可發(fā)出激光束12的激光頭11、與光纖激光器1電連接并控制光纖激光器1進(jìn)行激光焊接的工業(yè)計(jì)算機(jī)3；激光焊接系統(tǒng)還包括用于夾緊有機(jī)玻璃工件6與不銹鋼工件5的夾緊裝置2，夾緊裝置2包括下壓板22和相互分離且分別壓緊工件兩端的上壓板21，上壓板21可通過螺釘211進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以便于將上壓板21與下壓板22進(jìn)行固定，同時(shí)可便于對(duì)工件壓緊度的調(diào)整。本發(fā)明實(shí)施例的有機(jī)玻璃與不銹鋼激光焊接系統(tǒng)還設(shè)有可噴射保護(hù)氣體的保護(hù)氣體噴嘴4，保護(hù)氣體噴嘴4的末端朝向于工件焊接位置并噴射出用于保護(hù)焊接結(jié)構(gòu)的氬氣。為了使得焊接過程中由有機(jī)玻璃工件6產(chǎn)生的氣體及時(shí)地向外排泄，位于有機(jī)玻璃工件6與不銹鋼工件5焊接相連位置下方且位于下壓板22頂面設(shè)有用于排泄焊接氣體的排氣凹槽221，而在下壓板22頂面設(shè)置有排氣凹槽221，是為了使得焊接過程中的有機(jī)玻璃工件6高溫熔化時(shí)產(chǎn)生的氣體可快速排出，以保證焊接質(zhì)量。本發(fā)明實(shí)施例中，光纖激光器1控制輸出激光的參數(shù)，輸出激光的功率為105w，脈沖激光持續(xù)時(shí)間為5ms，激光束掃描頻率為14hz、激光移動(dòng)速度為1mm/s、激光光斑直徑為6mm，保護(hù)氣體的流量為25l/min。本發(fā)明還提出一種使用上述有機(jī)玻璃與不銹鋼激光焊接系統(tǒng)的焊接方法，包括以下步驟：步驟1：打磨清潔不銹鋼工件5的表面，并將打磨后的不銹鋼工件5置于清洗液中進(jìn)行超聲波清洗，清洗完畢后取出并干燥；步驟2：將有機(jī)玻璃工件6置于清洗液中進(jìn)行超聲波清洗，去除有機(jī)玻璃工件6表面雜質(zhì)后取出并干燥；步驟3：將有機(jī)玻璃工件6放置于下壓板22頂面，將不銹鋼工件5放置于有機(jī)玻璃工件6上，并通過上壓板21將有機(jī)玻璃工件6以及不銹鋼工件5兩端壓緊于下壓板22頂面；步驟4：工業(yè)計(jì)算機(jī)3控制光纖激光器1并通過激光頭11發(fā)出激光束12，激光束12經(jīng)過有機(jī)玻璃工件6與不銹鋼工件5焊接位置并使兩者焊接相連形成一體。以下通過描述有機(jī)玻璃工件6與不銹鋼工件5使用激光焊接系統(tǒng)的焊接工作過程，從而對(duì)上述的焊接方法作進(jìn)一步說明：焊接前使用目數(shù)較大的砂紙將不銹鋼工件5表面污染物打磨去除，再將打磨后的不銹鋼工件5放入清洗液中進(jìn)行超聲波清洗10～20分鐘，從而可以去除不銹鋼工件5表面的油污等雜質(zhì)，取出不銹鋼工件5并對(duì)不銹鋼工件5進(jìn)行烘干等方式的干燥處理。然后將待焊接的有機(jī)玻璃工件6放置于以去離子水為主要成份的清洗液中進(jìn)行超聲波清洗10～20分鐘，從而去除有機(jī)玻璃工件6表面雜質(zhì)，最后也將有機(jī)玻璃工件6取出后進(jìn)行干燥處理。當(dāng)不銹鋼工件5和有機(jī)玻璃工件6干燥處理完畢后，將有機(jī)玻璃工件6放置于夾緊裝置2的下壓板22頂面，再將不銹鋼工件5放置于有機(jī)玻璃工件6頂面，調(diào)整有機(jī)玻璃工件6和不銹鋼工件5在水平方向相互錯(cuò)開一定尺寸，并且調(diào)整使得兩者焊接的焊縫7處于排氣凹槽221上方。采用兩條上壓板21分別壓緊搭靠在一起的不銹鋼工件5和有機(jī)玻璃工件6的兩端，從而使得兩者更加緊密貼合，以減小兩者之間的間隙，避免兩層材料之間因?yàn)殚g隙過大，從而導(dǎo)致焊接后產(chǎn)生虛焊。請(qǐng)參見圖2，工業(yè)計(jì)算機(jī)3通過光纖激光器1控制激光頭12發(fā)出焊接用的激光光束，并且光纖激光器1控制激光頭輸出的激光束12沿著一定焊接軌跡掃描不銹鋼工件5與有機(jī)玻璃工件6相互搭靠的邊沿，并且激光束12掃描過程中有噴射有氬氣對(duì)焊接位置進(jìn)行保護(hù)。在高頻率激光束的持續(xù)作用下，不銹鋼工件5和有機(jī)玻璃工件6相互焊接相連的位置達(dá)到熔化狀態(tài)，而在熔化狀態(tài)下，下層的有機(jī)玻璃工件6會(huì)發(fā)生部分結(jié)構(gòu)嵌入不銹鋼工件5內(nèi)部。同時(shí)上層的不銹鋼工件5也會(huì)發(fā)生部分熔化狀態(tài)，并且嵌入下層的有機(jī)玻璃工件6內(nèi)部，從而使得不銹鋼工件5和有機(jī)玻璃工件6焊接成為一體結(jié)構(gòu)。其中本實(shí)施例焊接過程中，光纖激光器1控制輸出激光束的功率為105w，脈沖激光持續(xù)時(shí)間5ms，激光束掃描頻率為14hz、激光移動(dòng)速度為1mm/s、激光光斑直徑為6mm，保護(hù)氣體的流量為25l/min。而在兩個(gè)工件相互焊接完成后，需要將焊件進(jìn)行剪切應(yīng)力測(cè)試，在焊件的焊接位置施以1600n的剪切應(yīng)力，使得不銹鋼工件5和有機(jī)玻璃工件6構(gòu)成的焊件在焊接位置產(chǎn)生斷面，然后對(duì)斷面進(jìn)行打磨拋光以及化學(xué)腐蝕處理，最終得到焊接切面圖。如果焊件的切面顯示結(jié)果為上層的不銹鋼工件5部分嵌入有機(jī)玻璃工件6的內(nèi)部，同時(shí)下層的有機(jī)玻璃工件6部分嵌入上層的不銹鋼工件5內(nèi)部，并且形成熔融焊縫7，則符合相應(yīng)的焊接要求，而這樣的焊接結(jié)構(gòu)可滿足絕大部分構(gòu)件中對(duì)于不銹鋼工件5與有機(jī)玻璃工件6焊接質(zhì)量的要求。本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案通過有機(jī)玻璃與不銹鋼激光焊接系統(tǒng)和焊接方法使得不銹鋼工件5和有機(jī)玻璃工件6焊接形成一體結(jié)構(gòu)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中將兩者相連技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案使得兩者相連后具有較好透明性、化學(xué)和力學(xué)的穩(wěn)定性、易染色、易加工以及外形美觀等優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的鉚接技術(shù)，本發(fā)明具有密封性能高、成本低且省時(shí)省力的優(yōu)點(diǎn)；與粘接技術(shù)相比，本發(fā)明具有生產(chǎn)效率高、焊縫強(qiáng)度高優(yōu)點(diǎn)；與銅焊技術(shù)相比，該方法綠色環(huán)保，適用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；與傳統(tǒng)的超聲波焊接技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有熔池小、熱影響區(qū)小、可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)焊接，能夠克服傳統(tǒng)技術(shù)中容易造成熱變形的技術(shù)問題。因此，本發(fā)明技術(shù)方案既提高了相應(yīng)制造技術(shù)的自動(dòng)化程度，并符合當(dāng)今對(duì)于綠色制造的潮流。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的構(gòu)思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運(yùn)用在其他相關(guān)的
技術(shù)領(lǐng)域：
均包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12