(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112453701 A(43)申请公布日 2021.03.09
(21)申请号 202011272221.6(22)申请日 2020.11.14
(71)申请人 沈阳永安机床小镇尚云智能装备研
究院有限公司
地址 110141 辽宁省沈阳市于洪区沈胡路
63号(72)发明人 李永波 吕营 张怀仁 (74)专利代理机构 北京盛凡智荣知识产权代理
有限公司 11616
代理人 李灿(51)Int.Cl.
B23K 26/21(2014.01)B23K 26/60(2014.01)B23K 26/70(2014.01)B25J 21/02(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
(54)发明名称
一种钛-镍记忆合金激光焊接的工艺方法(57)摘要
本发明公开了一种钛‑镍记忆合金激光焊接的工艺方法，包括以下步骤：S1，打磨：将需要被焊接的镍‑钛形状记忆合金原件置于打磨机构上，使用圆盘形磨具进行打磨，使镍‑钛形状记忆合金原件表面的氧化层脱落；S2，冲洗：将镍‑钛形状记忆合金原件置于无菌室内，使用蒸馏水风反复进行冲洗；S3，烘干：使用烘干器械烘干镍‑钛形状记忆合金原件；S4，安装脉冲激光器：将镍‑钛形状记忆合金原件置于手套箱中。该钛‑镍记忆合金激光焊接的工艺方法，通过将镍‑钛形状记忆合金原件在焊接前进行了打磨和清洗的处理，除去其表面的氧化物，使得镍‑钛形状记忆合金原件被焊接时不会受到氧化物的影响，保证了焊接后以及投入使用后的稳定。
CN 112453701 ACN 112453701 A
权 利 要 求 书
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1.一种钛-镍记忆合金激光焊接的工艺方法，包括以下步骤：S1，打磨：将需要被焊接的镍-钛形状记忆合金原件置于打磨机构上，使用圆盘形磨具进行打磨，使镍-钛形状记忆合金原件表面的氧化层脱落；
S2，冲洗：将镍-钛形状记忆合金原件置于无菌室内，使用蒸馏水风反复进行冲洗；S3，烘干：使用烘干器械烘干镍-钛形状记忆合金原件；S4，安装脉冲激光器：将镍-钛形状记忆合金原件置于手套箱(1)中，将脉冲激光器的发射接头安装在安装孔(4)内，并使发射接头竖直朝下；调整镍-钛形状记忆合金原件的位置，使发射接头对准镍-钛形状记忆合金原件需要被焊接的部位；
S5，焊接：将镍-钛形状记忆合金原件送至手套箱(1)内的移动架(8)上，使脉冲激光器工作释放激光并焊接；
S6，冷却：在手套箱(1)内静置，使其自然冷却，并使用测温仪器对其表面温度进行定期测量。
2.根据权利要求1所述的一种钛-镍记忆合金激光焊接的工艺方法，其特征在于：S1中，使磨具的打磨面与镍-钛形状记忆合金原件的各个面分别贴合并分别进行打磨。
3.根据权利要求1所述的一种钛-镍记忆合金激光焊接的工艺方法，其特征在于：S2中，冲洗时应不断调节镍-钛形状记忆合金原件的位置和喷头的位置，使镍-钛形状记忆合金原件各处受水均匀；水的流速大于2米每秒。
4.根据权利要求1所述的一种钛-镍记忆合金激光焊接的工艺方法，其特征在于：S3中，烘干器械为暖风器；暖风器吹出的空气的温度控制在20-28摄氏度之间；烘干过程中实时调整镍-钛形状记忆合金原件位置，保证其各处受热均匀。
5.根据权利要求1所述的一种钛-镍记忆合金激光焊接的工艺方法，其特征在于：S5中，焊接的同时使步进电机(6)工作带动丝杠(7)移动，带动移动架(8)匀速移动，使镍-钛形状记忆合金原件各处被焊接均匀。
6.根据权利要求1所述的一种钛-镍记忆合金激光焊接的工艺方法，其特征在于：S6中，每5分钟测量一次，当镍-钛形状记忆合金原件温度降低至实验室温度时，取出原件。
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CN 112453701 A
说 明 书
一种钛-镍记忆合金激光焊接的工艺方法
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技术领域
[0001]本发明属于钛-镍形状记忆合金生产技术领域，具体涉及一种钛-镍记忆合金激光焊接的工艺方法。
背景技术
[0002]形状记忆合金是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金是目前形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。目前，钛-镍形状记忆合金正逐渐发展并广泛应用在化工、建筑、民用等领域，钛-镍记忆形状合金是指具有形状记忆效应的TiNi、Ti44Ni47Nb9、TiNiCu等钛合金的总称。[0003]现有技术中，生产钛-镍形状记忆合金的工艺方法大多不会在焊接之前对钛-镍形状记忆合金原件进行表面氧化物的处理，氧化物的存在会影响焊接后以及投入使用后的稳定；焊接钛-镍形状记忆合金原件的操作并不是在无菌环境的密闭环境下进行，导致焊接时的激光可能会伤害到外界的人员以及环境。
发明内容
[0004]本发明的目的在于提供一种钛-镍记忆合金激光焊接的工艺方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钛-镍记忆合金激光焊接的工艺方法，包括以下步骤：[0006]S1，打磨：将需要被焊接的镍-钛形状记忆合金原件置于打磨机构上，使用圆盘形磨具进行打磨，使镍-钛形状记忆合金原件表面的氧化层脱落；[0007]S2，冲洗：将镍-钛形状记忆合金原件置于无菌室内，使用蒸馏水风反复进行冲洗；[0008]S3，烘干：使用烘干器械烘干镍-钛形状记忆合金原件；[0009]S4，安装脉冲激光器：将镍-钛形状记忆合金原件置于手套箱中，将脉冲激光器的发射接头安装在安装孔内，并使发射接头竖直朝下；调整镍-钛形状记忆合金原件的位置，使发射接头对准镍-钛形状记忆合金原件需要被焊接的部位；[0010]S5，焊接：将镍-钛形状记忆合金原件送至手套箱内的移动架上，使脉冲激光器工作释放激光并焊接；[0011]S6，冷却：在手套箱内静置，使其自然冷却，并使用测温仪器对其表面温度进行定期测量。
[0012]优选的，S1中，使磨具的打磨面与镍-钛形状记忆合金原件的各个面分别贴合并分别进行打磨。
[0013]优选的，S2中，冲洗时应不断调节镍-钛形状记忆合金原件的位置和喷头的位置，使镍-钛形状记忆合金原件各处受水均匀；水的流速大于2米每秒。[0014]优选的，S3中，烘干器械为暖风器；暖风器吹出的空气的温度控制在20-28摄氏度之间；烘干过程中实时调整镍-钛形状记忆合金原件位置，保证其各处受热均匀。
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CN 112453701 A[0015]
说 明 书
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优选的，S5中，焊接的同时使步进电机工作带动丝杠移动，带动移动架匀速移动，
使镍-钛形状记忆合金原件各处被焊接均匀。[0016]优选的，S6中，每5分钟测量一次，当镍-钛形状记忆合金原件温度降低至实验室温度时，取出原件。
[0017]本发明的技术效果和优点：该钛-镍记忆合金激光焊接的工艺方法，通过将镍-钛形状记忆合金原件在焊接前进行了打磨和清洗的处理，除去其表面的氧化物，使得镍-钛形状记忆合金原件被焊接时不会受到氧化物的影响，其焊接后的结构稳定，保证了焊接后以及投入使用后的稳定；通过将焊接的过程在无菌室内的手套箱内进行，保证了焊接时的激光不会伤害到外界的人员以及环境，且有利于提高镍-钛形状记忆合金原件被焊接后的纯度；通过使用步进电机、丝杠和移动架等结构移动正处于加工状态的镍-钛形状记忆合金原件，使得镍-钛形状记忆合金原件的焊接自动化程度更高，该工艺流程中各类结构运行时的一体化程度更高。
附图说明
[0018]图1为本发明的工艺流程图；
[0019]图2为本发明中手套箱的竖直剖面图。[0020]图中：1手套箱、2转轴、3封闭板、4安装孔、5定位座、6步进电机、7丝杠、8移动架。具体实施方式
[0021]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0022]实施例1：
[0023]本发明提供了如图1-2所示的一种钛-镍记忆合金激光焊接的工艺方法，包括以下步骤：
[0024]S1，打磨：将需要被焊接的镍-钛形状记忆合金原件置于打磨机构上，使用圆盘形磨具进行打磨，使镍-钛形状记忆合金原件表面的氧化层脱落；[0025]S2，冲洗：将镍-钛形状记忆合金原件置于无菌室内，使用蒸馏水风反复进行冲洗，需要注意的是，冲洗用的蒸馏水不能重复利用，因为打磨时产生的碎屑、氧化物等会在蒸馏水内溶解；[0026]S3，烘干：使用烘干器械烘干镍-钛形状记忆合金原件；[0027]S4，安装脉冲激光器：将镍-钛形状记忆合金原件置于手套箱1中，将脉冲激光器的发射接头安装在安装孔4内，并使发射接头竖直朝下；调整镍-钛形状记忆合金原件的位置，使发射接头对准镍-钛形状记忆合金原件需要被焊接的部位；[0028]S5，焊接：将镍-钛形状记忆合金原件送至手套箱1内的移动架8上，使脉冲激光器工作释放激光并焊接；[0029]S6，冷却：在手套箱1内静置，使其自然冷却，并使用测温仪器对其表面温度进行定期测量。
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CN 112453701 A[0030]
说 明 书
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具体的，S1中，使磨具的打磨面与镍-钛形状记忆合金原件的各个面分别贴合并分
别进行打磨，对镍-钛形状记忆合金原件每个面分别打磨时，不需要使磨具一次性与镍-钛形状记忆合金原件的某一面全部接触，而是使磨具先接触镍-钛形状记忆合金原件被打磨面的其中一部分并打磨，之后对被打磨面的其他部分打磨。[0031]具体的，S2中，冲洗时应不断调节镍-钛形状记忆合金原件的位置和喷头的位置，使镍-钛形状记忆合金原件各处受水均匀；其中水流速为5米每秒，使水流快速冲洗掉镍-钛形状记忆合金原件上的残留物。[0032]具体的，S3中，烘干器械为暖风器；暖风器吹出的空气的温度控制在28摄氏度；烘干过程中实时调整镍-钛形状记忆合金原件位置，保证其各处受热均匀，暖风器也可更换为其他具有烘干功能的设备。[0033]具体的，S5中，焊接的同时使步进电机6工作带动丝杠7移动，带动移动架8匀速移动，使镍-钛形状记忆合金原件各处被焊接均匀。[0034]具体的，S6中，每5分钟测量一次，当镍-钛形状记忆合金原件温度降低至实验室温度时，取出原件。[0035]实施例2：
[0036]本发明提供了如图1-2所示的一种钛-镍记忆合金激光焊接的工艺方法，包括以下步骤：
[0037]S1，打磨：将需要被焊接的镍-钛形状记忆合金原件置于打磨机构上，使用圆盘形磨具进行打磨，使镍-钛形状记忆合金原件表面的氧化层脱落；[0038]S2，冲洗：将镍-钛形状记忆合金原件置于无菌室内，使用蒸馏水风反复进行冲洗，需要注意的是，冲洗用的蒸馏水不能重复利用，因为打磨时产生的碎屑、氧化物等会在蒸馏水内溶解；[0039]S3，烘干：使用烘干器械烘干镍-钛形状记忆合金原件；[0040]S4，安装脉冲激光器：将镍-钛形状记忆合金原件置于手套箱1中，将脉冲激光器的发射接头安装在安装孔4内，并使发射接头竖直朝下；调整镍-钛形状记忆合金原件的位置，使发射接头对准镍-钛形状记忆合金原件需要被焊接的部位；[0041]S5，焊接：将镍-钛形状记忆合金原件送至手套箱1内的移动架8上，使脉冲激光器工作释放激光并焊接；[0042]S6，冷却：在手套箱1内静置，使其自然冷却，并使用测温仪器对其表面温度进行定期测量。
[0043]具体的，S1中，使磨具的打磨面与镍-钛形状记忆合金原件的各个面分别贴合并分别进行打磨，对镍-钛形状记忆合金原件每个面分别打磨时，不需要使磨具一次性与镍-钛形状记忆合金原件的某一面全部接触，而是使磨具先接触镍-钛形状记忆合金原件被打磨面的其中一部分并打磨，之后对被打磨面的其他部分打磨。[0044]具体的，S2中，冲洗时应不断调节镍-钛形状记忆合金原件的位置和喷头的位置，使镍-钛形状记忆合金原件各处受水均匀；其中水流速为2.5米每秒，使水流快速冲洗掉镍-钛形状记忆合金原件上的残留物。[0045]具体的，S3中，烘干器械为暖风器；暖风器吹出的空气的温度控制在20摄氏度。[0046]具体的，S5中，焊接的同时使步进电机6工作带动丝杠7移动，带动移动架8匀速移
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动，使镍-钛形状记忆合金原件各处被焊接均匀，步进电机6可带动移动架8来回不断移动，从而对之前已经焊接过的部位进行二次焊接，使焊接的效果更好。[0047]具体的，S6中，每5分钟测量一次，当镍-钛形状记忆合金原件温度降低至实验室温度时，取出原件。[0048]实施例3：
[0049]本发明提供了如图1-2所示的一种钛-镍记忆合金激光焊接的工艺方法，包括以下步骤：
[0050]S1，打磨：将需要被焊接的镍-钛形状记忆合金原件置于打磨机构上，使用圆盘形磨具进行打磨，使镍-钛形状记忆合金原件表面的氧化层脱落；[0051]S2，冲洗：将镍-钛形状记忆合金原件置于无菌室内，使用蒸馏水风反复进行冲洗，需要注意的是，冲洗用的蒸馏水不能重复利用，因为打磨时产生的碎屑、氧化物等会在蒸馏水内溶解；[0052]S3，烘干：使用烘干器械烘干镍-钛形状记忆合金原件；[0053]S4，安装脉冲激光器：将镍-钛形状记忆合金原件置于手套箱1中，将脉冲激光器的发射接头安装在安装孔4内，并使发射接头竖直朝下；调整镍-钛形状记忆合金原件的位置，使发射接头对准镍-钛形状记忆合金原件需要被焊接的部位；[0054]S5，焊接：将镍-钛形状记忆合金原件送至手套箱1内的移动架8上，使脉冲激光器工作释放激光并焊接；[0055]S6，冷却：在手套箱1内静置，使其自然冷却，并使用测温仪器对其表面温度进行定期测量。
[0056]具体的，S1中，使磨具的打磨面与镍-钛形状记忆合金原件的各个面分别贴合并分别进行打磨，对镍-钛形状记忆合金原件每个面分别打磨时，不需要使磨具一次性与镍-钛形状记忆合金原件的某一面全部接触，而是使磨具先接触镍-钛形状记忆合金原件被打磨面的其中一部分并打磨，之后对被打磨面的其他部分打磨。[0057]具体的，S2中，冲洗时应不断调节镍-钛形状记忆合金原件的位置和喷头的位置，使镍-钛形状记忆合金原件各处受水均匀；水流速为3.5米每秒。[0058]具体的，S3中，烘干器械为暖风器；暖风器吹出的空气的温度控制在24摄氏度。[0059]具体的，S5中，焊接的同时使步进电机6工作带动丝杠7移动，带动移动架8匀速移动，使镍-钛形状记忆合金原件各处被焊接均匀。[0060]具体的，S6中，每5分钟测量一次，当镍-钛形状记忆合金原件温度降低至实验室温度时，取出原件。
[0061]经反复试验得知，冲洗镍-钛形状记忆合金原件时水流速控制在3.5米每秒，烘干时温度控制在24摄氏度时，最终焊接后得到的镍-钛形状记忆合金原件品质最好。[0062]最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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说 明 书 附 图
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