一种异种金属薄膜的激光焊接方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种异种金属薄膜的激光焊接方法及系统，根据焊接需求设置焊接形状、面积，并确定激光焊接路线；将待焊接的金属薄膜上下叠放，其中熔点高的金属薄膜位于上方，熔点低的金属薄膜位于下方；熔点高的金属薄膜的厚度小于等于100μm；设置激光参数，使得激光按照焊接路线照射在所述熔点高的金属薄膜上并扫描；采用短脉宽、高频率的激光，同时获得的激光峰值能量大小使得熔点高的金属薄膜能够瞬时加热熔化而不被击穿，激光余热向下传导使得熔点低的金属薄膜熔化，两金属薄膜融化部分形成熔池，从而完成焊接。本发明专利技术能有效减小上层金属薄膜受热弯曲，最终实现异种金属薄膜的焊接。接。接。

【技术实现步骤摘要】
一种异种金属薄膜的激光焊接方法及系统


[0001]本专利技术属于金属薄膜激光焊接
，具体涉及一种异种金属薄膜的激光焊接方法及系统。

技术介绍

[0002]在工业领域中，铝与铜都是良好的导电材料。由于铝比铜的密度小(铝的密度仅为铜的1/3)，价格便宜、资源丰富，因此在很多情况下可以代替铜使用，这样不仅能降低成本、减轻产品质量，还能合理利用资源。但铝的电阻率比铜大60％，因此铝的导电性比铜差，且其强度较低，因此以铝代铜又有一定的缺点。为了充分利用铜与铝各自的优异性能，通常需要将铜与铝连接在一起，制成铜与铝的复合结构，以便在海洋、石油、化工、电子等领域得到广泛的应用。在实际生产中广泛采用钎焊、扩散焊、压力焊等实现它们的连接。
[0003]1、传统上常用挂锡和熔锡的方法焊接铜铝，这种方法成型不好，没有很好的强度，由于锡的熔点低又不能焊接在高温工作下的工件，所以此种工艺只适合低温条件下的小工件上使用(只适用于多股铜线和小规格铝漆包线的焊接)，很难应用到其它产品的生产中。
[0004]2、用熔化焊、摩擦焊、冷压焊、爆炸焊、电子束焊、超声波焊等焊接方法焊接铜铝，焊接出来的接头脆性大,易产生裂纹且焊缝易产生气孔，焊接起来的工件难免出现断裂，出现断裂后就可能使导电体断路、使管道泄露，所以往往达不到实际生产中要求的效果。
[0005]3、用钎焊(通常用火焰钎焊、炉中钎焊和高频钎焊等)把铜和铝焊接在一起，通过钎焊工艺把钎料作为中间介质把铜和铝焊接在一起(实际上是发生冶金反应，钎料通过毛细作用渗入铜材和铝材分子结构中)，焊接后接头成型较好，抗拉抗剪性能及导电性耐腐蚀性好，是目前常用的铜铝焊接方法，市场上能用于铜铝焊接的钎料有铜铝焊丝、铜铝焊膏等。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种异种金属薄膜的激光焊接方法及系统，能够很好的将异种金属焊接在一起。
[0007]本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种异种金属薄膜的激光焊接方法，本方法包括以下步骤：
[0008]S1、根据焊接需求设置焊接形状、面积，并确定激光焊接路线；
[0009]S2、将待焊接的金属薄膜上下叠放，其中熔点高的金属薄膜位于上方，熔点低的金属薄膜位于下方；所述熔点高的金属薄膜的厚度小于等于100μm；
[0010]S3、设置激光参数，使得激光按照焊接路线照射在所述熔点高的金属薄膜上并扫描；其中，采用短脉宽、高频率的激光，同时获得的激光峰值能量大小使得所述熔点高的金属薄膜能够瞬时加热熔化而不被击穿，激光余热向下传导使得熔点低的金属薄膜熔化，两金属薄膜融化部分形成熔池，从而完成焊接。
[0011]按上述方法，所述的激光焊接路线包括至少一个焊点，每个焊点的激光焊接线路
为从内到外或者从外到内的、不间断无重合点的螺旋线型，螺旋线型的最大直径为焊点直径；焊点的最小直径范围为0.5
‑
1.5mm，相邻螺旋线之间的间距为0.1
‑
0.5mm；焊点之间直接跳转焊接。
[0012]按上述方法，所述的S2中，待焊接的金属薄膜处于负压状态，使得叠放的金属薄膜之间贴合。
[0013]按上述方法，所述的S3中激光参数包括脉冲宽度、频率和扫描速度；其中，所述的熔点高的金属薄膜为铜膜，对应激光的脉冲宽度为2
‑
20ns，频率为500
‑
1000KHz，扫描速度为30
‑
100mm/s。
[0014]按上述方法，采用从下方吸附的方式，同时所述的熔点高的金属薄膜面积大于熔点低的金属薄膜，使得负压状态下金属薄膜之间贴合更为紧密。
[0015]按上述方法，本方法还包括S4、按照焊接要求，将多余的熔点高的金属薄膜进行激光裁切，激光裁切时采用同一激光，调整激光参数即可。
[0016]一种用于实现所述的异种金属薄膜的激光焊接方法的激光焊接系统，本系统包括用于承载所述金属薄膜的工作台，满足激光参数要求的激光器，带着激光器按照激光焊接路线扫描的扫描机构，以及用于按照所述的激光焊接方法控制激光器开闭和扫描机构运动的控制器。
[0017]按上述系统，所述的工作台带有负压吸附机构，使得待焊接的金属薄膜处于负压状态而更好的贴合。
[0018]按上述系统，所述的激光器为红外脉冲mopa激光器。
[0019]按上述系统，所述的控制器还用于调节激光器的激光参数，并控制扫描机构使得激光器沿着切割路线扫描，从而对多余的金属薄膜进行裁切。
[0020]按上述系统，本系统还包括用于定位的CCD相机，所述控制器还用于根据定位确定加工路线，以保证激光焊接路线的准确性。
[0021]本专利技术的有益效果为：
[0022]1、本专利技术将熔点高的金属薄膜设置在上，熔点低的金属薄膜设置在下，调节激光器的脉宽和频率，使得激光的峰值能量能够让上层金属熔化，余热使得下层金属熔化，形成熔池从而焊接；采用短脉宽、高频率的激光，一方面可以保证在光斑重叠度足够大的情况下，提升输出激光的峰值能量，进而更加容易形成熔池提升焊接工艺效果，另一方面由于上层金属薄膜较薄，短脉宽峰值能量大，作用时间短，能有效减小上层金属薄膜受热弯曲，最终实现厚度小于等于100μm的异种金属薄膜的焊接。
[0023]2、采用螺旋线型的路径进行焊接，一方面可以减少由于激光器首脉冲或者激光开始/结束延时带来的首尾部过焊和虚焊现象的个数，另一方面，可以保证焊接的连续性。
[0024]3、因上层金属薄膜较薄，而想要形成熔池需要很高的温度，在焊接过程中，上层金属薄膜很容易受热弯曲，从而形成虚焊或者过焊情况，因此让待焊接的金属薄膜处于负压状态，采用下方真空吸附，可以有效减轻焊接过程中的上层金属薄膜受热弯曲情况，避免形成虚焊或过焊。
附图说明
[0025]图1为实施例一的焊接图形。
[0026]图2为实施例一的单焊点的螺旋焊接路线。
[0027]图3为实施例一的整体焊接路线。
[0028]图4为实施例二的焊接图形。
[0029]图5为实施例二的焊接图形和焊点间的焊接路线。
[0030]图6为实施例三的焊点设置。
[0031]图7为实施例三的焊接效果照片。
[0032]图中：1
‑
铜焊点，2
‑
铝膜。
具体实施方式
[0033]下面结合具体实例和附图对本专利技术做进一步说明。
[0034]本专利技术提供一种异种金属薄膜的激光焊接方法，本方法包括以下步骤：
[0035]S1、根据焊接需求设置焊接形状、面积，并确定激光焊接路线。所述的激光焊接路线包括至少一个焊点，每个焊点的激光焊接线路为从内到外或者从外到内的、不间断无重合点的螺旋线型，螺旋线型的最大直径为焊点直径；焊点的最小直径范围为0.5
‑
1.5mm，相邻螺旋线之间的间距为0.1
‑
0.5mm；焊点之间直接跳转焊接。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异种金属薄膜的激光焊接方法，其特征在于：本方法包括：根据焊接需求设置焊接形状、面积，并确定激光焊接路线；将待焊接的金属薄膜上下叠放，其中熔点高的金属薄膜位于上方，熔点低的金属薄膜位于下方；所述熔点高的金属薄膜的厚度小于等于100μm；设置激光参数，使得激光按照焊接路线照射在所述熔点高的金属薄膜上并扫描；其中，采用短脉宽、高频率的激光，同时获得的激光峰值能量大小使得所述熔点高的金属薄膜能够瞬时加热熔化而不被击穿，激光余热向下传导使得熔点低的金属薄膜熔化，两金属薄膜融化部分形成熔池，从而完成焊接。2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于：所述的激光焊接路线包括至少一个焊点，每个焊点的激光焊接线路为从内到外或者从外到内的、不间断无重合点的螺旋线型，螺旋线型的最大直径为焊点直径；焊点的最小直径范围为0.5
‑
1.5mm，相邻螺旋线之间的间距为0.1
‑
0.5mm；焊点之间直接跳转焊接。3.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于：所述的S2中，待焊接的金属薄膜处于负压状态，使得叠放的金属薄膜之间贴合。4.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于：所述的S3中激光参数包括脉冲宽度、频率和扫描速度；其中，所述的熔点高的金属薄膜为铜膜，对应激光的脉冲宽度为2
‑
20ns，频率为500
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：陈登，朱凡，梁乔春，朱胜鹏，
申请(专利权)人：武汉帝尔激光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：