CN101947677A

CN101947677A - 一种非接触式激光焊接工艺

Info

Publication number: CN101947677A
Application number: CN 201010182799
Authority: CN
Inventors: 张学强
Original assignee: HUIZHOU AOSHENTE PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HUIZHOU AOSHENTE PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2011-01-19

Abstract

一种非接触式激光焊接工艺，所述焊接步骤为：a、将锡球置于充满氮气的容器中；b、通过激光将锡球熔化；c、通过压力氮气将熔化的锡球吹至工件待焊接部位。1、非接触式激光系统的应用：普通的焊接工艺都是以电烙铁加热焊接为主，为接触式焊接工艺，本发明技术采用激光焊接既保证了焊接品质又解决和实现了非接触式的焊接工艺。本发明采用无松香焊接工艺防止和避免松香对物体的污染，提高了焊接的品质；本发明可采用辅助影像视觉系统对焊锡部位进行定位，定位精度可在0.015毫米以下，定位快速并且具有较高的准确性；氮气驱动锡球从锡球容器中喷射，快速并且稳定性较好，还能防止在高温熔化与凝固过程中出现氧化。

Description

一种非接触式激光焊接工艺

技术领域

本发明涉及一种焊接工艺，具体地说是一种非接触式激光焊接工艺。

背景技术

现有技术中，对柱状金属与金属平面之间的焊接主要以人为对准和人为焊接为主，这种焊接方式主要有以下几种缺点：

1.对准精度难以保证，焊接速度慢，焊接质量不稳定；

2.焊接主要以电烙铁方式进行，利用助熔剂松香来实现快速熔化与焊接，这样便造成严重松香污染，在许多非常高端的行业松香污染是绝对不允许的，可能会造成严重的产品污染影响品质；

激光技术是采用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，如果焦点靠近工件，工件就会在几毫秒内熔化和蒸发，所以这一效应可用于焊接工艺。激光焊接的特点是被焊接工件变形极小，几乎没有连接间隙，焊接深度/宽度比高，因此焊接质量比传统焊接方法高。但是，如何保证激光焊接的质量，也就是激光焊接过程监测与质量控制是一个激光利用领域的重要内容。发明内容

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种两拉手负荷均匀、调节负荷方便的摆臂多功能训练器。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种非接触式激光焊接工艺，所述焊接步骤为：

a、将锡球置于充满氮气的容器中；

b、通过激光将锡球熔化；

c、通过压力氮气将熔化的锡球吹至工件待焊接部位。

其中，所述的激光熔化锡球分为锡球初始熔化阶段、锡球完全熔化阶段以及锡球附着于待焊接部位之后的焊锡熔结三个阶段，锡球初始熔化温度为300～400度、球完全熔化温度为450～500度。

其中，所述的锡球盛装于一锡球容器中，该锡球容器设置有一出锡口以及氮气入口，出锡口对准待焊接部位。

其中，所采用的激光发射器功率为5瓦。

其中，所述的锡球的规格为600～1000um。

其中，所述出锡口与待焊接部位距离为1.5～2.5毫米之间。

相对现有技术而言，本发明具有如下优点：

1、非接触式激光系统的应用：普通的焊接工艺都是以电烙铁加热焊接为主，为接触式焊接工艺，本发明技术采用激光焊接既保证了焊接品质又解决和实现了非接触式的焊接工艺。

2、无污染焊接工艺的研究与应用：传统的焊接工艺均在焊锡中加入少量的助焊剂（松香），以达到快速焊接和良好焊接品质的目的。但是采用带有松香的焊接方式，会对焊接物体的表面产生污染，必须对其进行清洗才能满足严格的行业要求。本发明采用无松香焊接工艺防止和避免松香对物体的污染，提高了焊接的品质。

3、运用机器视觉技术实现精确定位：由于机械加工和装配精度的限制，单纯依靠机械实现物体的定位，精度较差。本发明可采用辅助影像视觉系统对焊锡部位进行定位，定位精度可在0.015毫米以下，定位快速并且具有较高的准确性。

4、氮气驱动锡球从锡球容器中喷射，快速并且稳定性较好，还能防止在高温熔化与凝固过程中出现氧化。

附图说明

附图1为本发明锡球容器结构示意图；

附图2为激光发射器能量输出曲线图。

下面结合附图进行进一步的说明。

【具体实施方式】

为了便于本领域技术人员的理解，下面将结合具体实施例及附图对本发明结构原理作进一步详细描叙。

本发明揭示的焊接技术为采用激光技术的非接触方式焊接技术，以提高焊接精度和焊接质量。

该技术采用额定功率为5瓦的激光发射器作为熔化焊锡的热源，焊锡则采用规格为650um的锡球颗粒，所采用的工艺步骤具体为：

a、将锡球置于充满氮气的容器中，防止锡球氧化；

b、通过激光将锡球熔化；

c、通过压力氮气将熔化的锡球吹至工件待焊接部位。

激光发射器能量输出控制是影响焊接质量的重要因素，激光能量过大为使焊接能量过高，严重会造成产品被严重烤焦，但是如果能量过小，则会导致焊接不良，达不到连接的效果。本发明激光能量输出与锡球对应，激光熔化锡球分为锡球初始熔化阶段、锡球完全熔化阶段以及锡球附着于待焊接部位之后的焊锡熔结三个阶段，锡球初始熔化能量输出为350度、球完全熔化能量输出为500度。

激光发射器能量输出曲线可参见附图2。

项目	参数	单位
			激光器功率	5～15	瓦
激光周期	8～15	毫秒
			激光设置能量	1.9～2.5	J
激光实际能量	1.8～2.4	J

曲线分析：

O--＞T1--＞T2时间段：锡球初步熔化，方便锡球从容器射出。

T2-－>T3时间段：锡球可完全熔化，锡球熔化后的锡浆喷射到需焊接的产品表面，高温锡在物体表面展开并开始凝固。

T3－->T4时间段：锡球已经初步熔结于产品表面，持续激光使焊接表面光滑，并具有良好的焊接外观。

为了能够实现激光的微焊接功能与良好的焊接效果，还必须对精确控制氮气的压力，如果氮气压力过小，则会导致焊锡氧化，焊锡表面呈现经黄色，达不到产品的焊接要求，如果氮气压力过大，则会导致焊锡处于喷射状态，焊锡形状弥散，不能到良好的焊接结果。因此，本发明将锡球盛装于一专用的锡球容器中，该锡球容器设置有出锡口以及氮气入口，出锡口对准待焊接部位。

该锡球容器设置有两个氮气入口，如附图1所示。其中一个氮气入口为充入一定压力的压力氮气入口，另一个氮气入口为提供常压氮气的保护氮气入口，压力氮气用于提供熔化后的锡球喷射的动力，而从保护氮气入口进入的氮气主要是保护锡球容器内的锡球不被氧化。

压力氮气的压力可参照如下表：

项目	参数	单位
			氮气总体压力	2.0	K.Pa
氮气保护压力	0.2	K.Pa
			氮气压力差	1.3	K.Pa

此外，出锡口（焊嘴）与待焊接部位的高度也是影响焊接效果的重要因素。如果高度太低可能导致激光焦点位置过于接近物体表面，可能烧伤产品，但是如果大高，则由于保护气体的存在，可能导致锡球熔化后，不按正常的轨迹喷射，同样可能导致烧伤产品或者焊接不良

项目	焊嘴高度	单位
			600～1000毫米锡球	1.5～2.5	毫米

机器视觉在各个方面有着广泛的应用，其覆盖的范围包括工业检测、文件处理、医学图像、遥感图像处理、毫微米技术应用及多媒体数据库等。在人类视觉应用的场合机器视觉都有其使用的潜力。并且在许多人类视觉无法感知的场合应用如危险场景，不可见物体的感知，人类不能到达的地方的探测，精确量测量等，机器视觉有着人类视觉所不具备的优越性。在本发明中，也可采用机器视觉技术对待焊锡部位进行自动定位，经过试验，与其他领域机器视觉不同的是其反射光源采用红色点光源图像较清晰，识别效果最好。

通过试验，采用这种方式焊接后的锡点呈现半圆形，锡点表面光滑、无氧化现象出现。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种非接触式激光焊接工艺，其特征在于，所述焊接步骤为：

a、将锡球置于充满氮气的环境中；

b、通过激光将锡球熔化；

c、通过压力氮气将熔化的锡球吹至工件待焊接部位。

2.根据权利要求1所述的非接触式激光焊接工艺，其特征在于：所述的激光熔化锡球分为锡球初始熔化阶段、锡球完全熔化阶段以及锡球附着于待焊接部位之后的焊锡熔结三个阶段，锡球初始熔化温度为300～400度、球完全熔化温度为450～500度。

3.根据权利要求2所述的非接触式激光焊接工艺，其特征在于：所述的锡球盛装于一锡球容器中，该锡球容器设置有一出锡口以及氮气入口，出锡口对准待焊接部位。

4.根据权利要求3所述的非接触式激光焊接工艺，其特征在于：所采用的激光发射器功率为5瓦。

5.根据权利要求4所述的非接触式激光焊接工艺，其特征在于：所述的锡球的规格为600～1000um。

6.根据权利要求5所述的非接触式激光焊接工艺，其特征在于：所述出锡口与待焊接部位距离为1.5～2.5毫米之间。