[發明專利]激光焊接方法和激光焊接產品

有效

• 申請號: 201310314434.4
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN104339085B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 張松;溫興;陳漢堅
• 申請（專利權）人: 珠海光寶移動通信科技有限公司
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/70;B23K26/382
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司11270
• 代理人: 武晨燕,張穎玲

技術領域

本發明涉及一種激光焊接方法，特別是一種激光點焊方法。本發明還涉及一種通過所述激光焊接方法獲得的激光焊接產品。

背景技術

在激光的焊接應用中，對于某些由對近紅外激光具有高反射率的材料或對熱量具有高傳導性的材料構成的工件，存在不易焊接、焊接穩定性不好、焊接強度不高等問題。

目前在本領域中常用的解決方案主要是以下兩種。一種是通過對需要焊接的金屬件表面涂敷吸收層來提高材料對激光的吸收率；另一種是選用短波長的激光或者采用將短波長的激光與YAG（釔鋁石榴石）激光（1064nm）結合的方式來提高材料對激光的吸收率，這里的短波長指的是YAG激光的二倍頻（532nm）或者三倍頻（355nm）激光波長。

參見圖24，其中示出了使用傳統焊接方式時焊點形成的物理過程。由于工件接收激光光束的表面積有限，材料的熔化過程只能是由上到下發展，并且固熔邊界的擴展非常有限。另外，在激光焊接過程中，熱量在上下兩個工件的傳遞也不均勻。

參見圖25，其中示出了使用傳統焊接方式時最終形成的焊點形貌。由于熱量在兩個工件中的不均勻傳遞，因此兩個工件中熔化的區域存在較大差異。特別地，在兩個工件之間的接觸表面兩側，不同工件上形成的焊點的面積也存在較大差異。另外，由于兩個工件的材料始終是連續的整體，因此在焊接之后焊點位置的溫度降低速度較快。在這種情況下，在焊點處容易產生裂紋。

發明內容

本發明的一個目的是提出一種激光焊接方法，其通過對待焊接的金屬件進行預開孔來解決現有技術中存在的上述至少一個問題，特別是解決金屬對激光的反射率過高以及對激光能量的吸收率偏低的問題。所述激光焊接方法特別適用于激光點焊。

根據本發明的一個方面，提出了一種激光焊接方法，其用于至少將第一工件和第二工件連接在一起，其中，所述激光焊接方法包括以下步驟：

在所述第一工件上加工出至少一個第一微孔結構，所述第一微孔結構由至少一個第一孔構成，所述第一孔的軸向大致平行于激光焊接時激光光束的入射方向；

使所述第一微孔結構定位為至少部分地處于激光焦點光斑在第一工件上的覆蓋區域內；以及

進行激光焊接，以使得激光光束直接射入處于激光焦點光斑的覆蓋區域內的所述第一微孔結構。

優選地，所述第一孔為通孔。

優選地，所述第一孔也可以被設置為盲孔。

優選地，當所述第一孔為通孔時，所述第二工件上加工有至少一個第二微孔結構，所述第二微孔結構由至少一個第二孔構成，所述第二孔的軸向大致平行于激光焊接時激光光束的入射方向，其中，在焊接位置處，至少部分第二孔的位置布置為與至少部分第一孔的位置相對應，從而在進行激光焊接時，穿過所述至少部分第一孔的激光光束直接射入相對應的第二孔中。

優選地，所述第二孔為通孔或盲孔。

優選地，所述第一孔和/或所述第二孔是通過脈沖模式或旋轉穿孔模式的激光打孔操作制成的。

優選地，所述第一孔和/或所述第二孔的孔深度與激光入口側孔口直徑的比值為3-20。

優選地，所述第一微孔結構由多個第一孔構成，并且多個所述第一孔布置成規則排列的陣列。

優選地，所述激光焊接是通過點焊方式實施的，并且在第一工件的激光入射表面上，所述第一微孔結構所占據的區域與激光焦點光斑覆蓋的區域大致重合或大于所述激光焦點光斑覆蓋的區域。

優選地，所述第二孔的數量與所述第一孔的數量相等；并且在焊接位置處，每一個所述第二孔的位置布置為與所述第一孔的位置相對應，從而在進行激光焊接時，穿過每一個所述第一孔的激光光束直接射入每一個所述第二孔中。

根據本發明的另一個方面，提出了一種激光焊接產品，其中，所述產品通過采用如上所述的激光焊接方法加工至少兩個工件而獲得。

優選地，在所述工件之間的接觸表面兩側，焊點在不同的工件上具有大致相同的橫截面積。

優選地，構成所述工件的材料是對近紅外激光具有高的光反射率和/或對熱量具有高的傳導性的金屬和/或合金。

根據本發明，工件材料中的微孔結構使得激光的反射在孔內進行，從而被孔的內壁吸收，因此提高了工件的材料對近紅外光的吸收率。微孔結構還使得激光的光斑覆蓋區域內的材料在內部和外部同時融化，因此對于激光能量的吸收更良好。另外，微孔結構的設置減小了材料對焊點位置的熱傳導損失，這樣有利于減小焊點裂紋的產生?？梢?，相對于傳統激光焊接產品，根據本發明的激光焊接產品通過對待焊接的金屬件進行預開孔從而在焊點位置具有更高的強度和穩定性。