激光焊接系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种激光焊接系统及焊接方法，该激光焊接方法采用绿光激光器对工件进行热传导焊接，对所述绿光激光器进行恒温控制，使得所述绿光激光器的工作温度处于25℃～27℃。上述激光焊接方法，选用绿光激光器对铜、金等反射率较高的金属进行焊接，有效提高了激光吸收率，降低了焊接时的热输入。激光光斑的功率密度在10

【技术实现步骤摘要】
激光焊接系统及方法
本专利技术涉及激光焊接
，特别是涉及一种激光焊接系统及方法。
技术介绍
由铜、金等高反射金属材质构成的薄板、薄片或丝状工件的焊接要求较高，然而现有激光器焊接该类工件时所产生的焊点大小一致性差，容易产生飞溅，不能满足精密焊接的加工需求。
技术实现思路
基于此，提供一种激光焊接系统及方法，旨在提高焊点一致性程度并保持焊接品质稳定。一种激光焊接方法，采用绿光激光器对工件进行热传导焊接，对所述绿光激光器进行恒温控制，使得所述绿光激光器的工作温度处于25℃～27℃。上述激光焊接方法，选用绿光激光器对铜、金等反射率较高的金属进行焊接，有效提高了激光吸收率，降低了焊接时的热输入。通过调节绿光激光器的脉冲能量、脉冲宽度、出光频率等焊接参数，使得激光光斑的功率密度在104～105W/cm2之间，实现了热传导焊接，所获得的焊点圆整度更高、一致性好，工件表面光滑且无飞溅，满足工件的精密焊接需求。并且，在焊接过程中，对绿光激光器进行恒温控制，使得绿光激光器的工作温度处于25℃～27℃，在此温度范围内，倍频晶体运转状况最佳，激光器稳定性好，确保焊接品质稳定。在其中一个实施例中，在对工件进行焊接前，还包括以下步骤：将测试件放置于XY平台，绿光激光器发射的激光能够垂直照射于测试件；沿Z轴方向移动绿光激光器，并移动测试件使得激光照射于测试件上的不同位置，根据测试件上形成的焊点目测出光强大小，将光强最大时对应绿光激光器的位置设定为原点；沿Z轴方向在-1mm～1mm范围内移动绿光激光器，每次移动间隔的距离为0.01mm～0.1mm，依次测试出各个位置对应的焊点直径，标记出最小焊点直径所对应的绿光激光器的位置。在其中一个实施例中，当对工件进行扫描点焊时，所述激光垂直射向工件，工件相对所述绿光激光器沿圆形轨迹运动，所述圆形轨迹的直径为0.1mm～0.2mm，所述工件的运动速度为0.1mm/s～0.3mm/s，所述绿光激光器的出光频率为1Hz～2Hz。在其中一个实施例中，所述工件的个数为两个，分别为第一工件和第二工件，当对第一工件和第二工件进行连续脉冲焊接时，所述激光垂直射向第一工件或第二工件，所述第一工件和第二工件相对所述绿光激光器沿设定轨迹运动以使所述光斑在第一工件和第二工件之间来回穿梭，所述第一工件和第二工件的运动速度为0.1mm/s～0.3mm/s，所述绿光激光器的出光频率为1Hz～2Hz。在其中一个实施例中，所述绿光激光器发射出的激光形成的光斑直径为0.1mm～0.5mm。在其中一个实施例中，所述绿光激光器发射的脉冲激光的峰值功率为0.8kW～1.5kW，脉冲宽度为1ms～10ms。一种用于实现所述激光焊接方法的激光焊接系统，包括绿光激光器和恒温控制单元，所述绿光激光器能够对工件进行热传导焊接，所述恒温控制单元用于控制所述激光器的工作温度处于25℃～27℃。在其中一个实施例中，所述激光焊接系统还包括光学整形组件，所述光学整形组件包括准直镜片和聚焦镜片，所述激光依次通过所述准直镜片和所述聚焦镜片后射向所述工件，所述准直镜片的焦距为150mm，所述聚焦镜片的焦距为100mm。在其中一个实施例中，所述绿光激光器发射出的激光通过光学整形组件后形成于工件表面的光斑直径为0.1mm～0.5mm。在其中一个实施例中，所述绿光激光器发射的脉冲激光的峰值功率为0.8kW～1.5kW，脉冲宽度为1ms～10ms。附图说明图1为一实施例中扫描点焊的示意图；图2为一实施例中连续脉冲焊接的示意图；图3为实施例1中绿光和光纤激光焊接效果对比图；图4为实施例2中镍白铜和铜丝的搭接接头示意图；图5a为实施例2中镍白铜和铜丝焊接后的产品图；图5b为图5a中E处的放大图；图6a为实施例3中焊接后的手镯产品图；图6b为6a中F处的放大图；图6c为6a中G处的放大图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。一种激光焊接方法，采用绿光激光器对工件进行热传导焊接，对所述绿光激光器进行恒温控制，使得所述绿光激光器的工作温度处于25℃～27℃。上述激光焊接方法，选用绿光激光器对铜、金等反射率较高的金属进行焊接，有效提高了激光吸收率，降低了焊接时的热输入。在脉冲激光焊接中，要尽量避免焊点金属的过量蒸发与烧穿，因而需要合理地控制输入到焊点的功率密度。对于不同类型不同厚度的材料，应设定一个合理的功率密度。功率密度过小则焊点强度低，甚至无法形成焊点。功率密度超过105W/cm2时，金属气化过多，形成小孔，焊接机理由热传导焊接转变为深熔焊接。本申请中针对工件的精密焊接，通过调节绿光激光器的脉冲能量、脉冲宽度、出光频率以及光斑直径等焊接参数，使得光斑的功率密度在104～105W/cm2之间，实现了热传导焊接，所获得的焊点圆整度更高、一致性好，工件表面光滑且无飞溅，满足工件的精密焊接需求。在工业生产过程中，设备运转时会产生大量的热量，使得环境温度发生变化，导致激光器内部的倍频晶体的相位匹配条件会发生变化，引起晶体的倍频效率改变，影响激光器的输出功率稳定性。在焊接过程中，对绿光激光器进行恒温控制，使得绿光激光器的工作温度处于25℃～27℃，在此温度范围内，倍频晶体运转状况最佳，激光器稳定性好，保证光电转换效率变化在±0.2％范围内，满足实际使用要求。该激光焊接方法适用于厚度不超过0.2mm的工件的精密焊接，工件的形态可为薄板、丝等。两个待焊接工件可采用对接接头或搭接接头。选用对接接头时，焊点形成于两个工件之间。选用搭接接头时，由于工件的厚度较小，采用叠焊的方式，即激光照射在位于上方的工件表面，所形成的焊点穿透上方工件从而使得搭接的两个工件焊接成一体。在对工件进行焊接前，还包括以下调焦步骤：将测试件放置于XY平台，绿光激光器发射的激光能够垂直照射于测试件；沿Z轴方向移动绿光激光器，并移动测试件使得激光照射于测试件上的不同位置，根据测试件上形成的焊点目测出光强大小，将光强最大时对应绿光激光器的位置设定为原点；沿Z轴方向在-1mm～1mm范围内移动绿光激光器，每次移动间隔的距离为0.01mm～0.1mm，依次测试出各个位置对应的焊点直径，标记出最小焊点直径所对应的绿光激光器的位置。聚焦光斑大小与焦距成正比，焦距越短，光斑越小。为提高绿光激光器的功率密度，采用了短焦距的聚焦镜片，若激光稍微偏离焦点，其焊接能力就会发生巨大变化。例如进行叠焊时，需要确保激光聚焦于工件表面以获得足够的熔深。为使激光焊接达到预期效果，焊前需要进行精确调焦。将测试件放置于位置固定的XY平台上，在一实施例中，测试件为紫铜片。首先沿Z轴粗调绿光激光器的位置，设定Z轴原点，确定一个大致范围。然后再进行细调，标记出最小焊点直径所对应的绿光激光器的位置，以该位置作为绿光激光器的基准位置。将绿光激光器固定于该基准位置，则绿光激光器发射出的激光经过准直镜片和聚焦镜片后能够聚焦于工件表面。当需要获得较大直径的光斑时，将绿光激光器调节至基准位置的上方，相应的，激光焦点位于工件表面上方。根据实际需求，可进行单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光焊接方法，其特征在于，采用绿光激光器对工件进行热传导焊接，对所述绿光激光器进行恒温控制，使得所述绿光激光器的工作温度处于25℃～27℃。

【技术特征摘要】
1.一种激光焊接方法，其特征在于，采用绿光激光器对工件进行热传导焊接，对所述绿光激光器进行恒温控制，使得所述绿光激光器的工作温度处于25℃～27℃。2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，在对工件进行焊接前，还包括以下步骤：将测试件放置于XY平台，绿光激光器发射的激光能够垂直照射于测试件；沿Z轴方向移动绿光激光器，并移动测试件使得激光照射于测试件上的不同位置，根据测试件上形成的焊点目测出光强大小，将光强最大时对应绿光激光器的位置设定为原点；沿Z轴方向在-1mm～1mm范围内移动绿光激光器，每次移动间隔的距离为0.01mm～0.1mm，依次测试出各个位置对应的焊点直径，标记出最小焊点直径所对应的绿光激光器的位置。3.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，当对工件进行扫描点焊时，所述激光垂直射向工件，工件相对所述绿光激光器沿圆形轨迹运动，所述圆形轨迹的直径为0.1mm～0.2mm，所述工件的运动速度为0.1mm/s～0.3mm/s，所述绿光激光器的出光频率为1Hz～2Hz。4.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述工件的个数为两个，分别为第一工件和第二工件，当对第一工件和第二工件进行连续脉冲焊接时，所述激光垂直射向第一工件或第二工件，所述第一工件和第二工件相对所述绿光激光器沿设定轨迹运动以使所述光斑在...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宝华，孙子路，李小婷，王瑾，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44