一种用于有色金属的激光焊接方法技术

本发明专利技术公开一种用于有色金属的激光焊接方法，通过光纤泵浦绿光激光器进行有色金属焊接，待焊接的有色金属固定在夹具上；夹具盖板上有激光束通过的多个过孔；通过计算机控制板卡和激光焊接软件调节二维平台和升降平台设定激光正离焦、激光光斑的功率密度及激光光斑直径的参数；在激光焊接软件中设置连续的焊接图形，焊接图形是一条首尾相连的曲线，且纵横交错；调节激光图形坐标，移动二维平台使激光作用在焊接位置；设定绿光激光焊接的激光功率、激光脉宽、频率等参数；触发激光，在绿光激光辐射作用下，通过振镜扫描焊接轨迹；绿光激光依次通过夹具盖板上的每一个过孔后，焊接完成，关闭激光。关闭激光。关闭激光。

【技术实现步骤摘要】
一种用于有色金属的激光焊接方法


[0001]本专利技术涉及激光焊接领域，具体涉及一种用于有色金属的激光焊接方法。

技术介绍

[0002]工业领域，激光应用日益广泛，特别是在动力电气、动力总成和电池制造领域，激光器能够以最小的热量输入实现快速焊接；但是，每个领域的要求都有很大差异，有色金属的焊接领域，比如直接敷铜DBC板上的电子触点的焊接需要精确的焊接深度、最小的飞溅和最小的热输入，因为DBC板上周围的部件非常接近焊接位置，如出现飞溅的情况，焊接位置附近的电子元件会被损坏；另外，电动汽车包括多个由紫铜制成的部件，在电动汽车领域较多运用到通过激光对紫铜制成的部件进行焊接，但紫铜对近红外激光的反射率过高，焊接过程中，容易产生飞溅而损坏产品，焊接过程不稳定。
[0003]有色金属，比如紫铜对绿光激光的吸收率为35～40％，绿光激光器产生的光能可以很容易被紫铜等高反射性的材料吸收，通过焊接图形和调节激光参数可以容易地实现无飞溅的微小焊点深熔焊，因此绿光激光焊接紫铜、金等有色金属的过程可以非常稳定
[0004]公开号为CN109014570A的专利技术专利，采用的是绿光激光与近红外激光的复合焊接，技术较复杂；公开号为CN109530917A的专利技术专利，采用的是灯泵绿光激光器，发射的脉冲激光峰值功率为0.8kW～1.5kW，脉冲宽度为1ms～10ms，出光频率为1Hz～100Hz，灯泵激光器是利用单个大能量的毫秒激光脉冲产生一个熔池将金属熔接在一起，本专利技术采用MOPA光纤绿光激光器，MOPA纳秒是利用高频率的微小能量纳秒激光脉冲快速形成多个微小的熔池，多个微小的熔池经过组合在一起使得两层金属熔接在一起,焊接更加精密；本专利技术振镜扫描轨迹是是一条贯穿始终并且首尾相连的曲线，且本专利技术焊接设置参数与上述专利不同。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是为了解决传统激光焊接方法在有色金属焊接过程中存在的不足，提供一种通过绿光激光对有色金属进行焊接的新的焊接工艺方法。
[0006]为实现以上目的，本专利技术技术方案为：
[0007]一种用于有色金属的激光焊接方法，其特征在于包括以下步骤：
[0008]步骤一：将第一有色金属片与第二有色金属片层叠固定在压紧夹具底板上；
[0009]步骤二：调节二维平台和升降平台设定激光正离焦、激光光斑的功率密度及激光光斑直径的参数；
[0010]步骤三：设置连续的焊接图形，调节焊接图形坐标，移动二维平台使激光作用在焊接加工位置；
[0011]步骤四：设定绿光激光焊接的激光功率、激光脉宽、频率的参数，设置每个焊点的振镜扫描次数，调节振镜设置激光速度；
[0012]步骤五：触发激光，在绿光激光辐射作用下，通过振镜沿着焊接图形轨迹进行扫
描；
[0013]步骤六：焊接完成，关闭激光,有色金属片冷却,形成焊点。
[0014]进一步的是，焊接区域包括多个焊点，每两个焊点之间间隔0.6
‑
100mm。
[0015]进一步的是，步骤一中的压紧夹具还包括夹具盖板，所述的盖板位于第二有色金属片的上面；盖板上设置多个第一过孔，每两个第一过孔之间的中心间距不小于0.6mm；每个第一过孔对应一个焊点，每个焊点被一个第一过孔的内周边环绕，激光束穿过每个第一过孔对每个焊点位置进行焊接。
[0016]进一步的是，步骤二中所述的激光正离焦为0.5
‑
5mm，激光光斑的功率密度为106～108W/cm2，激光光斑直径为40
‑
90um。
[0017]进一步的是，步骤三所述的连续的焊接图形纵横交错，且为往复列阵型，列阵的外轮廓是矩形或圆形或其它多边形；纵横交错指的是焊接图形纵向包括多条纵向的轨迹线，横向包括多条横向的轨迹线，多条纵向的轨迹线与多条横向的轨迹线相交叉，每条纵向的轨迹线与所有横向的轨迹相交叉，每条横向的轨迹线与所有纵向的轨迹相交叉。
[0018]进一步的是，所述的连续的焊接图形纵横交错的交叉点为焊接形成的熔池。
[0019]进一步的是，所述的连续的焊接图形每两条相邻纵向轨迹之间的间隔、每两条相邻横向轨迹之间的间隔均为0.01
‑
0.03mm；矩形轮廓焊接图形的边长为0.3
‑
0.6mm；或圆形轮廓焊接图形的直径为0.3
‑
0.6mm。
[0020]进一步的是，所述的步骤四中设定的绿光激光焊接参数为激光功率30
‑
40W，焊接过程中功率恒定；激光脉宽3
‑
10ns、频率50
‑
200KHZ、每个焊点的振镜扫描次数是一次、调节振镜使激光速度为100
‑
1200mm/s。
[0021]进一步的是，步骤五中，激光每穿过一个第一过孔后，通过软件控制振镜自动移动，使激光穿过下一个第一过孔；激光穿过一个第一过孔完成所述第一过孔对应的焊点焊接完成后，通过软件控制激光关闭，振镜移动至下一个第一过孔时，激光再次通过软件控制打开。
[0022]进一步的是，步骤六中，绿光激光依次通过每一个第一过孔后，焊接完成。
[0023]本专利技术的有益效果是：
[0024]1.本专利技术中，在焊接区域设置多个焊点以增加焊接强度；当每两个焊点之间间隔0.6
‑
1mm时，由于各焊点之间间隔较小，在焊接工件较薄的情况下，各焊点产生的热量向相邻部件传递，过高热量会导致产品变形；本专利技术中，当各焊点之间间隔较小时，在焊接夹具上增加一个盖板，在夹具盖板上对每个焊点都单独制作了激光通孔用于激光束通过，通过通孔周边隔绝焊接过程中相邻部件的热量传递，使得焊接形成的熔池较小，避免了焊接过程中因产品太薄导致产品破损的情形；并且能够方便激光精确定位，提高焊接品质。
[0025]2.有色金属中，铜对绿光激光的吸收率为35～40％，绿光激光器产生的光能可以很容易被高反射性的金属材料的吸收，焊接过程中通过绿光激光器容易实现无飞溅的微小焊点深熔焊，由于没有飞溅，本专利技术可以用于焊接预组装的电子元件，焊接过程中不会出现因飞溅导致焊点周围电子元件损坏的情形。
[0026]3.与传统焊接采用红外激光器或灯泵绿光激光器相比，本专利技术采用光纤泵浦绿光激光器进行有色金属焊接，与采用其他类型的激光器相比，光纤激光器很容易做到通过控制脉宽和重复频率实现激光辐射能量的精确控制，光纤激光器脉冲能量和峰值功率可通过
设置参数灵活调节，具有光斑精细，不容易破坏材料，熔深更大，拉拔力更强等优势，更加适合薄片、精细焊接。
附图说明
[0027]图1为本专利技术组装示意图。
[0028]图2为本专利技术焊接示意图。
[0029]图3为本专利技术矩形焊接图形。
[0030]图4为本专利技术圆形焊接图形。
[0031]图5为本专利技术有色金属焊接后的示意图。
[0032]图6为本专利技术焊点示意图。
[0033]图7为将焊在一起的工件拆开后的焊点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于有色金属的激光焊接方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：将第一有色金属片(1)与第二有色金属片(2)层叠固定在压紧夹具底板(3)上；步骤二：调节二维平台和升降平台设定激光正离焦、激光光斑的功率密度及激光光斑直径的参数；步骤三：设置连续的焊接图形，调节焊接图形坐标，移动二维平台使激光作用在焊接加工位置；步骤四：设定绿光激光焊接的激光功率、激光脉宽、频率的参数，设置每个焊点的振镜扫描次数，调节振镜设置激光速度；步骤五：触发激光，在绿光激光辐射作用下，通过振镜沿着焊接图形轨迹进行扫描；步骤六：焊接完成，关闭激光,有色金属片冷却,形成焊点。2.如权利要求1所述的用于有色金属的激光焊接方法，其特征在于焊接区域包括多个焊点，每两个焊点之间间隔0.6
‑
100mm。3.如权利要求1或2所述的用于有色金属的激光焊接方法，其特征在于步骤一中的压紧夹具还包括夹具盖板(4)，所述的盖板(4)位于第二有色金属片(2)的上面；盖板(4)上设置多个第一过孔(41)，每两个第一过孔(41)之间的中心间距不小于0.6mm；每个第一过孔(41)对应一个焊点，每个焊点被一个第一过孔(41)的内周边环绕，激光束穿过每个第一过孔(41)对每个焊点位置进行焊接。4.如权利要求1所述的用于有色金属的激光焊接方法，其特征在于步骤二中所述的激光正离焦为0.5
‑
5mm，激光光斑的功率密度为106～108W/cm2，激光光斑直径为40
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90um。5.如权利要求1所述的用于有色金属的激光焊接方法，其特征在于步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王方伟，
申请(专利权)人：武汉凌云光电科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：