阅读说明：本技术 一种激光辅助式超声波金属焊接装置 (Laser auxiliary type ultrasonic metal welding device ) 是由 姬中华 王伟 于 2020-08-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种激光辅助式超声波金属焊接装置,包括安装架、激光器、隔离器、第一扩光元件以及第二扩光元件；所述安装架包括横板、竖板以及工作板,所述安装架上设置有第一反射镜和第二反射镜,所述隔离器位于激光器和第一反射镜之间,所述第一扩光元件位于第一反射镜和第二反射镜之间,所述工作板上设置有安装件和焊接组件,所述安装件和焊接组件位于第二反射镜和第二扩光元件之间,所述焊接组件位于安装件的上方。本发明提供一种激光辅助式超声波金属焊接装置,减少了焊接时间,减轻了超声波焊头的损伤,有效地保护了超声波的换能器,节约了超声能量和生产成本,拓展了可焊接工件尺寸。(The invention relates to a laser-assisted ultrasonic metal welding device which comprises a mounting rack, a laser, an isolator, a first light diffusion element and a second light diffusion element, wherein the laser is arranged on the mounting rack; the mounting bracket includes diaphragm, riser and working plate, be provided with first speculum and second mirror on the mounting bracket, the isolator is located between laser instrument and the first speculum, first light expansion component is located between first speculum and the second mirror, be provided with installed part and welding assembly on the working plate, installed part and welding assembly are located the second mirror and the second expands between the light component, welding assembly is located the top of installed part. The invention provides a laser-assisted ultrasonic metal welding device, which reduces the welding time, lightens the damage of an ultrasonic welding head, effectively protects an ultrasonic transducer, saves ultrasonic energy and production cost, and expands the size of a weldable workpiece.)

一种激光辅助式超声波金属焊接装置

技术领域

本发明涉及焊接领域，具体涉及一种激光辅助式超声波金属焊接装置。

背景技术

超声波金属焊接是利用超声频率的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法，金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下，将机械能转变为内能、形变能及有限的温升，两母材达到再结晶温度下发生的固相焊接。

目前常用的超声金属焊接机在焊接工件比较厚或者线径比较粗的线缆时，需要高功率换能器或者延长焊接时间，这会损伤超声波焊头，并且换能器本省也容易损坏；特别是当换能器功率受限时，即使增加工作时间焊接机也无法完成大工件的焊接工作。

发明内容

本发明的目的是：提供一种激光辅助式超声波金属焊接装置，解决以上问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

一种激光辅助式超声波金属焊接装置，包括安装架、激光器、隔离器、第一扩光元件以及第二扩光元件；所述安装架包括横板、竖板以及工作板，所述安装架上设置有第一反射镜和第二反射镜，所述隔离器位于激光器和第一反射镜之间，所述第一扩光元件位于第一反射镜和第二反射镜之间，所述工作板上设置有安装件和焊接组件，所述安装件和焊接组件位于第二反射镜和第二扩光元件之间，所述焊接组件位于安装件的上方。

进一步的，所述第一扩光元件与水平面垂直，所述第二扩光元件与安装件高度相对应，所述激光器与隔离器和第一反射镜在一条直线上，所述第二反射镜与竖板呈一定夹角。

进一步的，所述第一扩光元件为光学透镜，所述第二扩光元件为光学反射镜，所述第一反射镜与横板和竖板均呈一定夹角，所述第一反射镜和第二反射镜与第一扩光元件在一条直线上。

进一步的，所述第一扩光元件为柱形透镜，所述第二扩光元件为柱形反射镜，所述横板通过竖板与工作板连接。

进一步的，所述第一扩光元件为凹形透镜，所述第二扩光元件为凹形发射镜。

进一步的，所述第一扩光元件具体为凹形柱面透镜，所述第二扩光元件为凹形柱面反射镜。

进一步的，所述第一扩光元件上设置有增透膜，所述第二扩光元件设置有增反膜。

进一步的，所述第一扩光元件的凹面朝向第一反射镜，所述第二扩光元件的凹面朝向安装件和焊接组件，所述第一扩光元件的凹面的顶边与水平面垂直，所述第二扩光元件的凹面的顶边与水平面平行。

本发明的有益效果为：提供一种激光辅助式超声波金属焊接装置，通过安装架、激光器、隔离器、第一扩光元件以及第二扩光元件相互配合使用，实现通过将激光分散开来，在超声波焊接前用激光对需要焊接的工件进行预热的效果，减少了焊接时间，减轻了超声波焊头的损伤，有效地保护了超声波的换能器，节约了超声能量和生产成本，特别是可以实现小功率超声换能器完成大工件的焊接工作，拓展了可焊接工件尺寸。

附图说明

图1为本发明一种激光辅助式超声波金属焊接装置的整体结构轴测图。

图2为本发明一种激光辅助式超声波金属焊接装置的另一整体结构轴测图。

图3为本发明一种激光辅助式超声波金属焊接装置的整体结构主视图。

图4为本发明一种激光辅助式超声波金属焊接装置的整体结构俯视图。

图中：1、安装架；2、横板；3、竖板；4、工作板；5、激光器；6、隔离器；7、第一反射镜；8、第一扩光元件；9、第二反射镜；10、第二扩光元件；11、安装件；12、焊接组件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1至图4，一种激光辅助式超声波金属焊接装置，包括安装架1、激光器5、隔离器6、第一扩光元件8以及第二扩光元件10；所述安装架1包括横板2、竖板3以及工作板4，所述安装架1上设置有第一反射镜7和第二反射镜9，所述第一反射镜7和第二反射镜9是平面的圆形镜片，用于调整激光的传递方向，所述隔离器6位于激光器5和第一反射镜7之间，用于使激光单向通过，防止光反射回激光器5，造成激光器5的损坏，所述激光器5型号具体为SFM70E，所述隔离器6型号具体为：IO-8-1064-VHP，所述第一扩光元件8位于第一反射镜7和第二反射镜9之间，所述工作板4上设置有安装件11和焊接组件12，所述安装件11用于放置需要超声波焊接的工件的下部分，所述焊接组件12用于安装需要超声波焊接的工件的上部分，并提供焊接的热量，所述安装件11和焊接组件12位于第二反射镜9和第二扩光元件10之间，所述焊接组件12位于安装件11的上方，所述激光器5和焊接组件12均与外部控制系统电性连接。

所述第一扩光元件8与水平面垂直，用于达到最佳的效果，所述第二扩光元件10与安装件11高度相对应，用于确保激光可以被充分的利用，所述激光器5与隔离器6和第一反射镜7在一条直线上，所述第二反射镜9与竖板3呈一定夹角。

所述第一扩光元件8为光学透镜，用于确保激光可以全部穿过第一扩光元件8，所述第一扩光元件8型号具体为LK1336L1-C，所述第二扩光元件10为光学反射镜，用于确保激光可以被第二扩光元件10全部反射，所述第二扩光元件10型号具体为CCM254-025-P01，所述第一反射镜7与横板2和竖板3均呈一定夹角，所述第一反射镜7和第二反射镜9与第一扩光元件8在一条直线上，所述第一反射镜7型号具体为BBSQ05-E03，所述第二反射镜9型号具体为BB2-E03。

所述第一扩光元件8为柱形透镜，所述第二扩光元件10为柱形反射镜，所述横板2通过竖板3与工作板4连接。

所述第一扩光元件8为凹形透镜，用于将激光在水平方向的尺寸变宽，所述第二扩光元件10为凹形发射镜，用于将激光在竖直方向的尺寸变宽。

所述第一扩光元件8具体为凹形柱面透镜，所述第二扩光元件10为凹形柱面反射镜。

所述第一扩光元件8上设置有增透膜，所述第一扩光元件8型号具体为LK1336L1-C，所述第二扩光元件10上设置有增反膜，所述第二扩光元件10型号具体为CCM254-025-P01。所述第一扩光元件8的凹面朝向第一反射镜7，所述第二扩光元件10的凹面朝向安装件11和焊接组件12，所述第一扩光元件8的凹面的顶边与水平面垂直，用于将激光在水平方向的尺寸变宽，所述第二扩光元件10的凹面的顶边与水平面平行，用于将激光在竖直方向上的尺寸变宽。

本发明的工作原理为：当开始焊接工作前，外部控制系统控制激光器5启动发出激光，激光波长1065nm，功率70W，激光经过隔离器6到达第一反射镜7上，第一反射镜7将激光反射到第一扩光元件8上，在第一扩光元件8的作用下激光在水平方向上呈扇形分开，进而激光到达第二反射镜9上并被反射出去，激光经过安装件11和焊接组件12之间的空隙到达第二扩光元件10上，在第二扩光元件10的作用下激光在竖直方向上又呈扇形分开，反射到安装件11和焊接组件12上需要焊接的工件的焊接面上，因为第二扩光元件10具体为凹形柱面反射镜，第二扩光元件10可以将绝大多数激光反射到安装件11和焊接组件12上需要焊接的工件的焊接面上，从而完成超声波焊接的预热。

上述实施例用于对本发明作进一步的说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应理解为在本发明的保护范围之内。