一种网络变压器的无钎料激光焊接方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供网络变压器的无钎料激光焊接方法，将磁环线圈的导线缠绕夹具上，使磁环线圈固定在夹具内；将管脚架固定工作平台上；将磁环线圈定位到管脚架上；微机控制扫描振镜将激光束定位到管脚架的第一个管脚处，先后发出两类激光完成包漆气化去除及焊接操作；将激光束定位到管脚架的本排下一个管脚处，重复包漆气化去除及焊接操作，如此完成各个管脚的焊接；将激光束定位到焊点靠近夹具外边导线处，发出第三类激光将未焊接前用于固定磁环线圈的多余导线切除，从而完成一个网络变压器的焊接。本发明专利技术焊接速度快、牢固美观，无需复杂人工缠线、无需钎料及人工钎焊，顺应了当前电子器件焊接无铅化的趋势，可进行流水线操作实现大规模自动化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无钎料激光精密焊接技术，具体是指网络变压器的无钎料激光 焊接方法及装置。
技术介绍
随着计算机技术及通信技术的专利技术、因特网的普及，网络变压器得到了广 泛的应用，目前已成为计算机、通讯、路由器、交换机、电源等网络及通讯领域必不可少的器件。网络变压器由磁环线圈2、管脚架1相应的连接管脚1-1及 封装外壳3组成，磁环线圈2由铁芯2-1及围绕在铁芯上的导线2-2组成(如 图1 5所示)，磁环线圈2的导线2-2与连接管脚1-1通过焊接连成一体，磁 环线圈2与连接管脚1-1焊好，采用塑料外壳3封装成网络变压器产品。磁环线圈的导线很细微，导线线径0.05 0.18mm，并且连接管脚宽度为 0.4 0.8mm。通常先采用人工方法将磁环线圈固定在连接管脚上(将磁环线圈 的导线绕缠在连接管脚上，需多重缠绕)，然后再将管脚泡到熔融的钎料液槽中， 取出后液态钎料凝固后可得到磁环线圈与管脚焊为一体的网络变压器。这一传统的网络变压器钎焊法存在需采用人工将导线缠绕到焊接管脚、焊 接需要钎料、生产效率低下、焊点不牢固、焊件表面不美观等缺点，无法满足 当前网络变压器需规模化、无铅化、自动化生产的实际需要。
技术实现思路
本专利技术克服了上述现有技术的缺点与不足，提供一种网络变压器的无钎料 激光焊接方法，其焊接速度快、焊点牢固美观、无需人工将导线多重缠绕到管 脚、无需钎料及人工钎焊操作，既提高了生产效率，也提高了焊接质量，还节 省了焊接材料，顺应了当前电子器件焊接无铅化的趋势，能完全满足当前网络 变压器大规模自动化生产需要。本专利技术的目的还在于提供实现上述网络变压器的无钎料激光焊接方法的装置。本专利技术通过下述技术方案实现本网络变压器的无钎料激光焊接方法，包括以下步骤(1) 将磁环线圈的导线采用人工压入夹具上的定位槽中(由于磁环线圈的 导线柔软，很难自动化压入夹具，采用人工压入，但比先前需将导线多重缠绕 到管脚简单得多)，使磁环线圈固定在夹具内(由于管脚架很薄，且材料极易变 形，如直接采用人工将导线多重缠绕到管脚架上， 一方面将增加工人劳动强度， 另一方面，也易使管脚架变形，后续激光扫描难以准确定位；引入夹具，起到 保证定位精度、减轻工人劳动强度的作用)；将管脚架固定在工作平台上；(2) 通过微机控制夹具由上至下运动，夹具与管脚嵌合，使磁环线圈定位 到所述管脚架上即磁环线圈上的导线贴压到相应管脚上；(3) 微机控制扫描振镜将激光束定位到管脚架的第一个管脚处，先后发出 两类激光，第一类激光将导线的包漆气化去除，第二类激光将导线与管脚焊接 起来，所述导线与管脚焊接过程需气体保护焊点；由于导线直径极为细微(0.05 0.18rnrn)，并且管脚的宽度及管脚的间距为 0.4 0.8mm，为牢固地将导线与管脚焊起来，又不损伤到焊点以外地方，应使 激光在工作平面上的光斑直径满足大于导线直径，且小于管脚宽度的要求，因 而在焊接过程中，需要用到细微的激光束，因此，采用高光束质量的激光作为 成型能量源，并经扩束处理，可获得细微的聚焦激光光斑；所述激光束为光束 质量因子为M2《1. 1，波长为1.09um，功率25 200W的光纤激光，经扩束镜 扩束(3 5倍)，动态聚焦单元聚焦以及离焦量调节(通过调节光纤激光头、动 态聚焦单元以及扫描振镜在垂直方向的位置实现，这些器件都会装在一个光路盒里，光路盒安放到可升降调节的丝杆上)后，在工作平面上获得的激光聚焦 光斑直径为60 200 y m，为焊接可靠，激光功率密度为8X104 7X106W/cm2， 完全满足网络变压器微焊接需要；(4) 微机控制扫描振镜将激光束定位到管脚架的本排下一个管脚处，重复 步骤(3)的包漆气化去除及焊接操作，如此完成各个管脚的焊接；(5) 微机控制扫描振镜将激光束定位到焊点靠近夹具外边导线处，发出第 三类激光将未焊接前用于固定磁环线圈的多余导线切除，从而完成一个网络变 压器的焊接。为实现大规模生产，本网络变压器的无钎料激光焊接方法，还可以将多个 所述网络变压器的管脚依次固定在传送带上，进行流水线式激光焊接操作，其 包括以下步骤(1)将磁环线圈的导线采用人工压入夹具上的定位槽中，使磁环线圈固定在夹具内；将多个管脚架依次固定在传送带上；(2) 当传送带上的管脚架传送到焊接工位时，通过微机控制夹具由上至下 运动，夹具与管脚嵌合，使磁环线圈定位到所述管脚架上即磁环线圈上的导 线贴压到相应管脚上；(3) 微机控制扫描振镜将激光束定位到管脚架的第一个管脚处，先后发出 两类激光，第一类激光将导线的包漆气化去除，第二类激光将导线与管脚焊接 起来，所述导线与管脚焊接过程需气体保护焊点；同样，所述激光束为光束质量因子为M2《1. 1，波长为1.09ixm，功率25 200W的光纤激光，经扩束镜扩束(3 5倍)，动态聚焦单元聚焦以及离焦量调 节后，在工作平面上获得的激光聚焦光斑直径为60 200um，为焊接可靠，激 光功率密度为8 X 104 7 X 106W/cm2，完全满足网络变压器微焊接需要；(4) 微机控制扫描振镜将激光束定位到管脚架的本排下一个管脚处，重复 步骤(3)的包漆气化去除及焊接操作，如此完成各个管脚的焊接；(5) 微机控制扫描振镜将激光束定位到焊点靠近夹具外边导线处，发出第 三类激光将未焊接前用于固定磁环线圈的多余导线切除，从而完成一个网络变 压器的焊接；(6) 通过微机控制移开夹具，通过传送带将焊好的网络变压器移开，传送 带将下一个需焊接的管脚架送进焊接工位，重复步骤(1) 一 (6)，可实现多个 网络变压器的焊接；(7) 根据需要，将焊接好的各个网络变压器裁剪开，即可得到网络变压器 组或单个网络变压器。为更好地实现本专利技术，所述三类激光的输出参数是可以分别调节的，输出 参数包括持续时间、脉宽、平均功率、波形等。所述气体保护是指在焊接过程中，根据焊接处于开始或终结状态，通过 微机控制，向被焊接的所述管脚吹喷保护气体，从而实现气体保护；所述保护 气体为氩气、氮气或C02。采用上述网络变压器的无钎料激光焊接方法，对于单个网络变压器进行激 光焊接的装置，其包括微机及其信号连接的定位装置、激光焊接装置、保护气 装置，所述定位装置包括夹具、工作台，所述夹具在升降的最低位置处与所述 网络变压器的磁环线圈导线嵌接固定，所述网络变压器的管脚架与工作台固定 连接；所述激光焊接装置采用先动态聚焦后扫描方式，其包括依次光路连接的 激光器、扩束镜、由动态调焦单元及聚焦镜组成的动态聚焦单元、X轴扫描振镜Y轴扫描振镜；所述保护气装置包括喷嘴及其开关机构，所述两个喷嘴与所述管 脚的两个焊点平面分别相应设置；所述微机内设的控制模块与夹具的升降丝杆 的驱动电机、激光器、X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜、两个喷嘴的幵关机构分别 信号连接；所述激光器为光束质量良好的光纤激光器，光束质量因子M2《1.1， 输出功率为25 200W，波长1.09um，通过离焦量调节取用的激光聚焦光斑直 径为60 200um,动态聚焦单元扫描范围》400mmX400mm;扩束镜倍数为3 5 倍；X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜的扫描速度为0.1 7m/s。采用上述网络变压器的无钎料激光焊接方法对于多个网络变压器进行流水 线式激光焊接的装置，其包本文档来自技高网...

【技术保护点】
网络变压器的无钎料激光焊接方法，其特征在于包括以下步骤：　（１）将磁环线圈的导线采用人工压入夹具上的定位槽中，使磁环线圈固定在夹具内；将管脚架固定在工作平台上；　（２）通过微机控制夹具由上至下运动，夹具与管脚嵌合，使磁环线圈定位到所述管脚架上：即磁环线圈上的导线贴压到相应管脚上；　（３）微机控制扫描振镜将激光束定位到管脚架的第一个管脚处，先后发出两类激光，第一类激光将导线的包漆气化去除，第二类激光将导线与管脚焊接起来，所述导线与管脚焊接过程需气体保护焊点；所述激光束为光束质量因子为Ｍ２≤１．１，波长为１．０９μｍ，功率２５～２００Ｗ的光纤激光，经扩束镜扩束３～５倍，动态聚焦单元聚焦以及离焦量调节后，在工作平面上获得的激光聚焦光斑直径为６０～２００μｍ，激光功率密度为８×１０４～７×１０６Ｗ／ｃｍ２；　（４）微机控制扫描振镜将激光束定位到管脚架的本排下一个管脚处，重复步骤（３）的包漆气化去除及焊接操作，如此完成各个管脚的焊接；　（５）微机控制扫描振镜将激光束定位到焊点靠近夹具外边导线处，发出第三类激光将未焊接前用于固定磁环线圈的多余导线切除，从而完成一个网络变压器的焊接。

【技术特征摘要】
1、网络变压器的无钎料激光焊接方法，其特征在于包括以下步骤(1)将磁环线圈的导线采用人工压入夹具上的定位槽中，使磁环线圈固定在夹具内；将管脚架固定在工作平台上；(2)通过微机控制夹具由上至下运动，夹具与管脚嵌合，使磁环线圈定位到所述管脚架上即磁环线圈上的导线贴压到相应管脚上；(3)微机控制扫描振镜将激光束定位到管脚架的第一个管脚处，先后发出两类激光，第一类激光将导线的包漆气化去除，第二类激光将导线与管脚焊接起来，所述导线与管脚焊接过程需气体保护焊点；所述激光束为光束质量因子为M2≤1.1，波长为1.09μm，功率25～200W的光纤激光，经扩束镜扩束3～5倍，动态聚焦单元聚焦以及离焦量调节后，在工作平面上获得的激光聚焦光斑直径为60～200μm，激光功率密度为8×104～7×106W/cm2；(4)微机控制扫描振镜将激光束定位到管脚架的本排下一个管脚处，重复步骤(3)的包漆气化去除及焊接操作，如此完成各个管脚的焊接；(5)微机控制扫描振镜将激光束定位到焊点靠近夹具外边导线处，发出第三类激光将未焊接前用于固定磁环线圈的多余导线切除，从而完成一个网络变压器的焊接。2、 网络变压器的无钎料激光焊接方法，是指将多个所述网络变压器的管脚 依次固定在传送带上，进行流水线式激光焊接操作，其特征在于包括以下步骤(1) 将磁环线圈的导线采用人工压入夹具上的定位槽中，使磁环线圈固定 在夹具内；将多个管脚架依次固定在传送带上；(2) 当传送带上的管脚架传送到焊接工位时，通过微机控制夹具由上至下 运动，夹具与管脚嵌合，使磁环线圈定位到所述管脚架上即磁环线圈上的导 线贴压到相应管脚上；(3) 微机控制扫描振镜将激光束定位到管脚架的第一个管脚处，先后发出 两类激光，第一类激光将导线的包漆气化去除，第二类激光将导线与管脚焊接 起来，所述导线与管脚焊接过程需气体保护焊点；所述激光束为光束质量因子为M2《L 1，波长为1.09ym，功率25 200W 的光纤激光，经扩束镜扩束3 5倍，动态聚焦单元聚焦以及离焦量调节后，在 工作平面上获得的激光聚焦光斑直径为60 200 u ra，激光功率密度为8 X 104 7X106W/cm2;(4) 微机控制扫描振镜将激光束定位到管脚架的本排下一个管脚处，重复 步骤(3)的包漆气化去除及焊接操作，如此完成各个管脚的焊接；(5) 微机控制扫描振镜将激光束定位到焊点靠近夹具外边导线处，发出第 三类激光将未焊接前用于固定磁环线圈的多余导线切除，从而完成一个网络变 压器的焊接；(6) 通过微机控制移开夹具，通过传送带将焊好的网络变压器移开，传送 带将下一个需焊接的管脚架送进焊接工位，重复步骤(1) (6)，可实现多个 网络变压器的焊接；(7) 根据需要，将焊接好的各个网络变压器裁剪开，即可得到网络变压器 组或单个网络变压器。3、 根据权利要求1或2所述网络变压器的无钎料激光焊接方法，其特征在 于所述三类激光的输出参数可分别调节，输出参数包括持续时间、脉宽、平 均功率、波形。4、 根据权利要求1或2所述网络变压器的无钎料激光焊接方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永强，吴伟辉，师文庆，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]