一种激光焊接方法技术

本发明专利技术提供的激光焊接方法包括：设置待焊接的第一金属与第二金属，以使第一金属的待焊接表面与第二金属的待焊接表面相对设置；通过蓝色激光照射至第一金属与第二金属，以使第一金属与第二金属形成液态熔池；通过两束红外激光分别作用于第一金属上的液态熔池与第二金属上的液态熔池，以分别在第一金属上形成第一焊接匙孔和在第二金属上形成第二焊接匙孔；直至第一焊接匙孔和第二焊接匙孔扩大并融合。本发明专利技术采用蓝色激光和两束红色激光焊接的方式，使得整体激光利用率较高，利用较低的总功率即可完成激光焊接，不易出现虚焊问题，焊接无飞溅产生，保证焊缝的过流能力，完成第一金属与第二金属的高效且无飞溅的焊接。第二金属的高效且无飞溅的焊接。

【技术实现步骤摘要】
一种激光焊接方法
[0001]
本专利技术涉及激光焊接领域，特别是涉及一种铜材料和包含铜材料的异种材料的激光焊接方法。
[0002]
技术介绍
近年来，作为减少焊接时产生飞溅、气孔等激光焊接时的方法成为重要的研究方向，常规的近红外双纤芯光纤激光器的应用越来越广，双纤芯光纤激光器包含高亮度的中心光束和低亮度的环形光束，中心光束可以迅速产生匙孔，环形光束可以加热匙孔周边的区域，所以可以同时进行匙孔焊接和热导型焊接的混合焊接。这种混合焊接工艺，在匙孔周围的区域也被加热，因此匙孔开口的表面张力增加，可以像喇叭口一样展开，顺畅地排出金属蒸气，因此可以大大减少飞溅，特别是在铝焊接等方面，焊接效果较好。而且，由于匙孔周边也被加热，焊接熔融的金属内的金属蒸气在排出之前，熔池不凝固，所以可以大大减少内部气孔，实现了高质量焊接。
[0003]然而，铜材对近红外光的反射率高达95%，因此，基于近红外光的双纤芯光纤激光器，在匙孔周围的加热区域，因为功率密度低，几乎被铜材表面全部反射，导致加热不足，并不能很好的实现减少飞溅、气孔的目的。
[0004]
技术实现思路
综上所述，本专利技术为了解决上述问题，其目的在于解决铜材或者铜材混合其他材料焊接时的飞溅，气孔等缺陷，继而提高焊接质量，而提供一种激光焊接方法。
[0005]为了解决所述技术问题，本专利技术提供了一种激光焊接方法。所述激光焊接方法包括：设置待焊接的第一金属与第二金属，以使所述第一金属的待焊接表面与所述第二金属的待焊接表面相对设置；通过蓝色激光照射至所述第一金属与所述第二金属，以使所述第一金属与所述第二金属形成液态熔池；通过两束红外激光分别作用于所述第一金属上的所述液态熔池与所述第二金属上的所述液态熔池，以分别在所述第一金属上形成第一焊接匙孔和在所述第二金属上形成第二焊接匙孔；直至所述第一焊接匙孔和所述第二焊接匙孔扩大并融合。
[0006]另外，本专利技术提供的上述技术方案中的一种激光焊接方法还可以具有如下附加技术特征：优选地，所述通过蓝色激光照射至所述第一金属与所述第二金属，以使所述第一金属与所述第二金属形成液态熔池表面的步骤，包括：通过蓝色激光照射至所述第一金属与所述第二金属的端面中心位置；在所述第一金属与所述第二金属的端面形成的所述液态熔池均为半圆形。
[0007]金属在常温下对蓝色激光（430~470nm）吸收率远高于红外激光（1030~1090nm），因此以蓝色激光作为焊接光源能大幅提高能量利用率以及焊接过程的可控性。作为即将连接的第一金属与第二金属，其位置相互平行靠近，间隙为0～0.5毫米。蓝色激光照在第一金属与第二金属端部中心位置的光斑直径为2mm，使得第一金属与第二金属均得以照射。其在各自金属上光斑形状为半圆形，使金属表面迅速升温达到材料熔点，开始形成液态熔池，液态
熔池形状也为半圆形。
[0008]优选地，在所述设置待焊接的第一金属与第二金属，以使所述第一金属的待焊接表面与所述第二金属的待焊接表面相对设置的步骤之前，还包括：对所述第一金属与所述第二金属进行预处理；其中，所述预处理包括将所述第一金属与所述第二金属进行端面整平、使所述第一金属的待焊接表面与所述第二金属的待焊接表面进行漆包层激光清洗。
[0009]焊接开始前，需要对所述第一金属与所述第二金属进行预处理，首先要用焊接夹具将第一金属与所述第二金属端面整齐，待焊接区域经过激光清洗，以去除掉漆包层实现整齐贴合；同时，对金属表面的漆包层进行清洗，避免漆包层的薄膜被激光照射后，爆炸燃烧，产生烟尘和飞溅物。
[0010]优选地，所述第一金属的待焊接表面与所述第二金属的待焊接表面相对设置时，所述第一金属的待焊接表面与所述第二金属的待焊接表面之间的贴合间隙≤0.5mm。
[0011]在进行焊接前，第一金属的待焊接表面与所述第二金属的待焊接表面相对贴合设置，第一金属与第二金属待焊接表面贴合间隙需要≤0.5mm，保证蓝色激光能够同时照射两种金属，在两个金属表面产生熔池，同时并且保证熔池能够填充该间隙达到熔池结合的效果。
[0012]优选地，所述蓝色激光的波长为430nm~470nm。
[0013]由于金属对波长500nm以下的蓝色激光吸收能力较强，因此采用较小功率即可在金属表面产生液态熔池，即可选择波长为430nm~470nm的蓝色激光进行焊接。
[0014]优选地，所述蓝色激光的功率≥500W。
[0015]限定蓝色激光的功率≥500W，其目的是为有足够的能力照射在金属表面，使产生的液态熔池具有适当大小和深度。
[0016]优选地，所述蓝色激光的光斑直径≥1mm。
[0017]限定蓝色激光的光斑直径≥1mm，能够覆盖第一金属与第二金属端面的间隙,同时在两种金属表面均产生液态熔池，而且产生1mm以上光斑的蓝色激光设备的价格相对便宜。
[0018]优选地，所述红外激光波长为1030nm~1090nm。
[0019]优选地，两束所述红外激光功率比例为1：1。
[0020]优选地，两束所述红外激光总功率≥1000W。
[0021]优选地，两束所述红外激光间距≥0.6mm。
[0022]优选地，所述通过两束红外激光分别作用于所述第一金属上的所述液态熔池与所述第二金属上的所述液态熔池的步骤，包括：通过两束红外激光分别斜向照射于所述第一金属上的所述液态熔池与所述第二金属上的所述液态熔池。
[0023]因第一金属和第二金属之间距离设置为0-0.5mm，存在空隙，红外激光的斜向照射，能防止空隙中的薄膜被照射后，爆炸燃烧，产生大量烟尘和飞溅物。
[0024]优选地，所述第一金属和所述第二金属至少一种的材质为铜。
[0025]优选地，所述第一金属和所述第二金属均为电机线圈中的扁线。
[0026]优选地，所述第一金属和所述第二金属的端面尺寸为2 mm
×
3mm。
[0027]本专利技术的有益效果在于：首先通过夹具使两根经过预处理的第一金属与第二金属整齐贴合，然后先用蓝色激光照射至第一金属与第二金属端面中心位置，因金属对蓝色激光的吸收率较高，达到50%以上，使第一金属与第二金属端面中心附近迅速升温达到材料熔
点，表面开始形成液态熔池。该过程通过热传导的方式进行，熔池极为稳定，无飞溅产生。但此时熔池分别形成于第一金属与第二金属上，宽度和深度均较小，无法构成足够的熔池流动性使两熔池结合。此时再增加两束高功率密度的红外激光分别位于第一金属与第二金属表面上形成液态熔池区域，液态熔池对于红外激光的吸收率已经由固态的2%左右上升至20%左右，此时只需较小的功率即可形成焊接匙孔，增加熔池宽度及深度。由于叠加的蓝色激光的预热作用，匙孔的开口的表面张力变得很强，开口呈喇叭状大开，使匙孔产生的铜蒸汽顺利排出，因此几乎不会发生因堵塞而飞溅的现象。液态熔池吸收红外激光后稳定无飞溅的快速扩大，直至形成在第一金属与第二金属上的熔池合二为一，然后激光停止出光，合并的熔池逐渐冷却形成焊点，完成第一金属与第二金属的高效且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光焊接方法，其特征在于，所述激光焊接方法包括：设置待焊接的第一金属与第二金属，以使所述第一金属的待焊接表面与所述第二金属的待焊接表面相对设置；通过蓝色激光照射至所述第一金属与所述第二金属，以使所述第一金属与所述第二金属形成液态熔池；通过两束红外激光分别作用于所述第一金属上的所述液态熔池与所述第二金属上的所述液态熔池，以分别在所述第一金属上形成第一焊接匙孔和在所述第二金属上形成第二焊接匙孔；直至所述第一焊接匙孔和所述第二焊接匙孔扩大并融合。2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述通过蓝色激光照射至所述第一金属与所述第二金属，以使所述第一金属与所述第二金属形成液态熔池表面的步骤，包括：通过蓝色激光照射至所述第一金属与所述第二金属的端面的中心位置；在所述第一金属与所述第二金属的端面形成半圆形的液态熔池。3.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，在所述设置待焊接的第一金属与第二金属，以使所述第一金属的待焊接表面与所述第二金属的待焊接表面相对设置的步骤之前，还包括：对所述第一金属与所述第二金属进行预处理；所述预处理包括将所述第一金属与所述第二金属进行端面整平、使所述第一金属的待焊接表面与所述第二金属的待焊接表面进行漆包层激光清洗。4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光焊接方法，其特征在于，所述第一金属的待焊接表...

【专利技术属性】
技术研发人员：千国达朗，牛增强，陈国宁，卢国杰，韩金龙，谭浩，
申请(专利权)人：深圳市联赢激光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：