CN101993191A - 激光焊接方法以及激光焊接夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了提供一种激光焊接方法以及激光焊接夹具，所述玻璃灯罩被预先切割成一上罩体和一下罩体，包括以下步骤：首先，采用夹具将所述上罩体和下罩体装夹定位；然后，对所述上罩体和下罩体靠近切口的区域进行预热；再采用激光将所述上罩体、下罩体的切口焊接在一起；最后，对焊缝进行退火处理。所述夹具包括一可旋转并可供所述下罩体竖直放置的旋转座、以及一可对所述上罩体和下罩体所围合的空间抽真空从而将所述上罩体和下罩体固定的真空泵。这样，本发明采用激光焊接的方式代替了现有技术中采用火焊的方式焊接玻璃灯罩，不仅更加节能环保，改善工作环境，而且还降低了生产成本，提高了良品率。并有效地解决了焊接过程中的应力问题。
Description
技术领域
本发明涉及激光焊接技术领域，更具体地说，是涉及一种激光焊接方法以及适用于所述激光焊接方法的激光焊接夹具。
背景技术
由于节能灯相关技术的发展，在节能灯罩的生产和研发过程中，需要将原有的由玻璃制成的节能灯罩切开，并在灯罩里面放入体积较大的灯管和电气元件等，然后进行焊接封装。在现有的玻璃灯罩制造行业中，焊接工作一直是采用燃烧氧气、煤气等燃料以火焊的方式来实现的。火焊由于受热面积大、温度高、温度难以实现精确控制等原因，造成焊接的良品率较低、电气元件易被损坏、焊接品质差等缺陷。另外，在环保的要求越来越迫切，不可再生能源的逐渐枯竭的情况下，如何将激光焊接这种环保的工艺方法应用于灯罩等类似产品的焊接，就是业界所不得不加以解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种激光焊接方法，其可大幅提高产品的良品率。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种激光焊接夹具，其可适用于上述激光焊接方法。
对于本发明激光焊接方法来说，上述技术问题是这样加以解决的：提供一种激光焊接方法，所述玻璃灯罩被预先切割成一上罩体和一下罩体，包括以下步骤：
首先，采用夹具将所述上罩体和下罩体装夹定位；
然后，对所述上罩体和下罩体靠近切口的区域进行预热；
再采用激光将所述上罩体、下罩体的切口焊接在一起；
最后，对焊缝进行退火处理。
对于本发明激光焊接夹具来说，上述技术问题是这样加以解决的：提供一种激光焊接夹具，适用于玻璃灯罩的焊接，所述玻璃灯罩被预先切割成一上罩体和一下罩体，所述夹具包括一可旋转并可供所述下罩体竖直放置的旋转座、以及一可对所述上罩体和下罩体所围合的空间抽真空从而将所述上罩体和下罩体固定的真空泵。
这样，本发明采用激光焊接的方式代替了现有技术中采用火焊的方式焊接玻璃灯罩，不仅更加节能环保，改善工作环境，而且还降低了生产成本，提高了良品率。由于在焊接前后分别安排了预热和退火工序，从而有效地解决了焊接过程中的应力问题。
附图说明
图1是本发明激光焊接方法一较佳实施例的工作状态示意图；
图2是图1的俯视示意图；
图3为上罩体和下罩体在焊接之前的主视示意图；
图4为上罩体和下罩体在焊接之后的主视示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请接合参照图1及图2，为本发明激光焊接方法的一较佳实施例，所述玻璃灯罩1被预先切割成一上罩体11和一下罩体12(请参照图3)，该激光焊接方法包括以下步骤：
首先，采用夹具2将所述上罩体11和下罩体12装夹定位；
然后，对所述上罩体11和下罩体12靠近切口的区域进行预热；
再采用为激光焊接设备3将所述上罩体11、下罩体12的切口焊接在一起；
最后，对所述上罩体11、下罩体12之间的焊缝进行退火处理。
这样，本发明采用激光焊接的方式代替了现有技术中采用火焊的方式焊接玻璃灯罩，不仅更加节能环保，改善工作环境，而且还降低了生产成本，提高了良品率。由于在焊接前后分别安排了预热和退火工序，从而有效地解决了焊接过程中的应力问题。
以下对上述各步骤作进一步详细介绍。
所述夹具2包括一旋转座21、通过轴承与所述旋转座21转动连接的工作台24、带动所述旋转座21旋转并通过所述工作台24定位的电机22、以及一真空泵23。所述旋转座21呈管状，其内径小于所述下罩体12最大处的外径，并可供下罩体12竖直放置，灯具所需的电气元件(图中未示出)也由所述旋转座21定位。当所述下罩体12被竖直放置于所述旋转座21上时，可将所述上罩体11叠放在所述下罩体12上，使得两者的切口对正结合。由于所述旋转座21需要旋转才能实现焊接，在所述旋转座21旋转的情况下，为了保持所述上、下罩体11、12切口的对正结合，本实施例采用真空泵23对所述上罩体11和下罩体12所围合的空间抽真空，从而实现了所述上罩体11和下罩体12的装夹定位。本实施例中，所述电机22驱动以75-100转/分钟的速度旋转，以保证预热、焊接以及退火工序中切口或焊缝处的均匀受热。
在所述上罩体11和下罩体12通过夹具2装夹定位后，须调整好激光焊接设备3的各项参数，使激光正对玻璃灯罩1的中心，以使激光束水平射出。为激光焊接做好准备。
在进行预热步骤时，可采用如图2所示的弧形火头4，所述弧形火头4为一半圆形火头。其内径大于所述上罩体11和下罩体12最大处的外径。预热前，可先将煤气和压缩空气打开，进行一定比例的混合并且点燃弧形火头4，并采用激光测温器对弧形火头4上的火焰进行温度测定。通过调节，使所述弧形火头4上的火焰温度维持在500℃左右。预热时长大约为5-10秒，并使预热区域的温度达到300-700℃。由于采用半圆形的火头，再加上所述上、下罩体11、12在所述旋转座21的带动下不停旋转，从而使所述上、下罩体11、12切口处的温度均匀受热，从而有助于减小激光焊接过程中所产生的应力问题。
在进行激光焊接步骤时，激光焊接时长为5-10秒，激光焊接温度为300-700℃。当激光焊接经过一段时间后，所述上、下罩体11、12的切口开始融合。为了使所述上罩体11和下罩体12所围合空间的内外两面等压，以防止塌陷，在激光焊接经过2-3秒钟时，控制真空泵23工作状态的电磁阀立即切换，使所述真空泵23停止抽风并与大气连同。所述真空泵23需停止抽风的时间点非常关键，要是电磁阀切换太慢，上罩体11就开始塌陷，而且塌陷在负压的情况下非常快，从而会造成焊接缝的错位。另外，激光焊接时长也需要控制好，太长也会造成错位和塌陷，太短则造成焊缝的强度不够。在本步骤中，激光焊接设备3采用负焦点进行焊接。这样做的好处是，可避免激光在玻璃灯罩里面再聚焦，从而对灯罩里面的电气元件造成损伤。
当进行完激光焊接步骤，开始退火步骤时，焊缝出的温度大约为550℃，本实施例采用分阶段退火的方式，使焊缝的温度以每秒10℃的速度降至400℃左右，然后以每秒20℃的速度降至130℃左右。所述退火温度的调节通过调整所述弧形火头4与所述上罩体、下罩体11、12之间的距离来实现。这种做法同样适用于预热步骤。当灯罩的表面温度在100-130℃之间时，可取下工件以获得灯罩的成品(请参照图4)。应力测试结果显示，灯罩成品可以达到完全没有应力的状态。
本实施例的焊接时间非常短，焊接时，玻璃在激光的热效应下瞬间融化。经过测试，灯罩内的温度最高为300℃，而在螺口位置的温度更是低于200℃。从而解决了现有技术采用燃烧氧气、煤气等进行火焊的温度控制问题，也使得电气元件免受火焊的长时间高温的破坏，还解决了火焊的塌陷问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种激光焊接方法，适用于玻璃灯罩的焊接，所述玻璃灯罩被预先切割成一上罩体和一下罩体，包括以下步骤：
1)采用夹具将所述上罩体和下罩体装夹定位；
2)对所述上罩体和下罩体靠近切口的区域进行预热；
3)采用激光将所述上罩体、下罩体的切口焊接在一起；
4)对焊缝进行退火处理。
2.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于：所述夹具包括一可旋转并可供所述下罩体竖直放置的旋转座、以及一可对所述上罩体和下罩体所围合的空间抽真空从而将所述上罩体和下罩体固定的真空泵。
3.如权利要求2所述的激光焊接方法，其特征在于：所述旋转座呈管状，并由一电机驱动以75-100转/分钟的速度旋转。
4.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于：在步骤2)中，预热时长为5-10秒，并使预热区域的温度达到300-700℃。
5.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于：在步骤3)中，激光焊接时长为5-10秒，激光焊接温度为300-700℃。
6.如权利要求5所述的激光焊接方法，其特征在于：在步骤3)中，当激光焊接经过2-3秒时，所述真空泵停止抽风以使所述上罩体和下罩体所围合空间的内外两面等压。
7.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于：在步骤3)中，采用激光的负焦点进行焊接。
8.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于：在步骤4)中，使焊缝的温度以每秒10℃的速度降至400℃，然后以每秒20℃的速度降至130℃。
9.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于：在步骤2)和步骤4)中，采用一弧形火头进行预热和退火工作，并通过调整所述弧形火头与所述上罩体、下罩体之间的距离实现对预热和退火温度的调节。
10.如权利要求9所述的激光焊接方法，其特征在于：所述弧形火头为一半圆形火头。
11.一种激光焊接夹具，适用于玻璃灯罩的焊接，所述玻璃灯罩被预先切割成一上罩体和一下罩体，其特征在于：所述夹具包括一可旋转并可供所述下罩体竖直放置的旋转座、以及一可对所述上罩体和下罩体所围合的空间抽真空从而将所述上罩体和下罩体固定的真空泵。
12.如权利要求11所述的激光焊接夹具，其特征在于：所述旋转座呈管状，并由一电机驱动旋转。
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