[發明專利]激光焊接方法

有效

• 申請號: 201410163798.1
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN105081568B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 焦俊科;張文武;張天潤;阮亮;孫加強
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/12;B23K26/60
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 李芙蓉

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，特別是涉及一種激光焊接方法。

背景技術

由于鋁、銅等材料對波長1064nm的激光的反射率高于90％，要實現鋁、銅等高反射率材料的焊接一直是一個難題。一般需要千瓦級以上的激光器才能實現鋁、銅等高反射率材料的焊接，不僅會造成能量的極大浪費，而且如果焊接角度控制不當，會導致反射光直接進入激光頭，損傷光學系統。

發明內容

本發明提供一種能提高材料對激光吸收率的激光焊接方法。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種激光焊接方法，包括以下步驟：

通過激光照射對工件的待焊接區域進行預處理，預處理完畢后在所述工件的待焊接區域表面形成一層氧化層；及

對所述預處理后的工件進行激光焊接。

在其中一個實施例中，所述氧化層的厚度為10μm～50μm。

在其中一個實施例中，所述通過激光照射對工件的待焊接區域進行預處理包括以下步驟：

對所述工件的待焊接區域進行定位；

利用第一激光器對所述工件的待焊接區域進行掃描，掃描完畢后在所述工件的待焊接區域表面形成一層氧化層；及

清除所述氧化層表面的污垢，并用溶劑進行擦拭。

在其中一個實施例中，所述第一激光器為脈沖激光器，所述脈沖激光器的發射激光的波長為355nm～1064nm，脈沖寬度為納秒或納秒以下量級。

在其中一個實施例中，所述利用第一激光器對所述工件的待焊接區域進行掃描的過程中，所述第一激光器的輸出功率為30W～50W，掃描速度為5m/s～10m/s，光斑大小為50～80μm。

在其中一個實施例中，所述通過激光照射對工件的待焊接區域進行預處理的過程中，通過CCD圖像系統和掃描振鏡控制氧化路徑和氧化深度。

在其中一個實施例中，所述對所述預處理后的工件進行激光焊接包括以下步驟：

將所述預處理后的工件固定；及

在惰性氣體氛圍下，利用第二激光器沿所述工件的氧化層進行焊接。

在其中一個實施例中，所述第二激光器的功率為200W～1000W。

在其中一個實施例中，所述利用第二激光器沿所述工件的氧化層進行焊接時，焊接速度為3mm/s～5mm/s，離焦量為0mm～+5mm。

在其中一個實施例中，所述工件包括銅制工件和鋁制工件。

本發明的有益效果如下：

本發明的激光焊接方法，在對工件進行激光焊接之前，先對工件的待焊接區域進行預處理，使工件的待焊接區域表面形成一層氧化層。當第一激光器發射的激光打到工件的待焊接區域表面時，由于激光的熱量較高，會使工件的待焊接區域表面發生氧化反應，形成氧化層；并且，當激光打到工件的待焊接區域表面時，工件表面會有部分粒子被激光濺射出去或在高溫下氣化，因此，經第一激光器掃描后，工件的待焊接區域表面會形成一些微細結構，增加工件的待焊接區域表面的粗糙度。一般地，金屬薄膜的反射率高于對應金屬氧化物薄膜的反射率，且粗糙度越高，反射率越低。因此，經預處理后，大大降低了工件的待焊接區域的反射率，提高了材料對激光的吸收率。同時，由于工件的待焊接區域反射率降低，可采用較低功率的激光器對工件進行焊接，本發明的激光焊接方法在銅、鋁等高反射率材料的焊接、封裝等領域有著廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1為一實施例的激光焊接方法所使用裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

本發明提供了一種激光焊接方法，適用于金屬材料制成的工件的焊接，尤其適用于銅、鋁等高反射率材料制成的工件的焊接，該激光焊接方法可顯著提高工件對激光的吸收率，解決了對高反射率材料進行焊接時需使用千瓦級以上激光器的問題。

本發明的激光焊接方法包括以下步驟：

S100：通過激光照射對工件的待焊接區域進行預處理，預處理完畢后在工件的待焊接區域表面形成一層氧化層。

本發明中，在進行激光焊接之前，首先對工件的待焊接區域進行預處理，該預處理過程通過激光照射完成。預處理后，工件的待焊接區域表面形成一層氧化層。一般地，工件為金屬材料制成，而大多數金屬氧化物的顏色較相應的金屬的顏色要深；一般情況下，工件的顏色越深，反射率越低，因此，經預處理后，工件的待焊接區域反射率降低，吸收率增加。