CN103386550B - 激光焊接表带的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光焊接表带的方法，由于采用光斑直径大于连接钢针直径的连续激光束，且连续激光束正对连接钢针端面的中心。因此在焊接时，连接钢针突出于通孔边缘的部分同时熔化，形成焊接熔池。与传统圆周运动一周的焊接方式相比，采用上述方法形成的焊接熔池保持的时间较长，从而使得其中的气体充分排出。此外，由于连接钢针突出于通孔边缘，当连接钢针熔化时，液态的金属便会在表面张力及重力的作用下从连接钢针断面的中心向四周扩散，从而将焊接熔池中存在的气体挤出。因此，通过上述激光焊接表带的方法，可有效防止因存在气体在焊点位置产生裂纹及气孔，从而改善焊接效果。

Description

激光焊接表带的方法

技术领域

本发明涉及焊接技术，特别是涉及一种激光焊接表带的方法。

背景技术

通过焊接固定两个元件的方法已广泛应用于各个方面。以表带为例，可用于表带制造的材料有很多，主要有不锈钢、钨钢、钛合金、铜合金、塑胶、尼龙、皮革以及帆布等。其中，金属表带的带粒之间一般采用焊接的方式连接。

由于碰焊(电阻焊)方式对外观不利，且打磨量较大，已经逐渐被激光焊接取代。在传统的激光焊接方式中，一般采用脉冲激光焊接设备，设定一定的功率、脉宽、频率等参数，脉冲激光沿着与带粒连接的钢针端部圆周运动一周，完成钢针和带粒之间的焊接。但是，传统的激光焊接过程中会混入过多空气，从而在焊点位置会产生的裂纹、气孔，焊接效果较差。

发明内容

基于此，有必要提供一种可避免在焊点位置产生裂纹及气孔的激光焊接表带的方法。

一种激光焊接表带的方法，用于将连接钢针焊接于表带的带粒上，其中，所述带粒上开设有通孔，所述激光焊接表带的方法包括以下步骤：

将所述连接钢针装配于所述通孔内，且使所述连接钢针的末端突出于所述通孔的边缘预设高度，所述连接钢针与水平面垂直；

采用连续激光束对所述连接钢针的末端进行加热，并调节所述连续激光束的位置及光斑直径，以使所述连续激光束与所述连接钢针端面的中心对齐，且所述光斑直径大于所述连接钢针的直径；

加热预设时间，直至所述连接钢针的突出于所述通孔边缘的部分熔化形成焊接熔池，使所述焊接熔池冷却，以在带粒的表面形成球形焊点；

对所述球形焊点进行打磨。

在其中一个实施例中，，所述预设高度介于0.05之0.1毫米之间。

在其中一个实施例中，所述连续激光光束的光斑直径为所述连接钢针直径的1.1倍。

在其中一个实施例中，所述预设时间介于1至1.5秒之间。

在其中一个实施例中，所述连续激光束的工作过程包括匀速上升段、稳定段及匀速下降段。

在其中一个实施例中，所述连续激光束在所述稳定段的功率介于400至450瓦之间。

在其中一个实施例中，在采用连续激光束对所述连接钢针的末端进行加热时，所述方法还包括向加热区域喷射氩气，以形成气体保护层的步骤。

在其中一个实施例中，在焊接之前，所述方法还包括对所述带粒及所述连接钢针进行去油污处理的步骤。

在其中一个实施例中，在采用连续激光束对所述连接钢针的末端进行加热之前，所述方法还包括：

提供一种与所述带粒形状相匹配的定位夹具，所述连接钢针装配于所述通孔后，将所述带粒夹持于所述定位夹具内。

在其中一个实施例中，所述定位夹具由铜或者钢制成。

上述激光焊接表带的方法，由于采用光斑直径大于连接钢针直径的连续激光束，且连续激光束正对连接钢针端面的中心。因此在焊接时，连接钢针突出于通孔边缘的部分同时熔化，形成焊接熔池。与传统圆周运动一周的焊接方式相比，采用上述方法形成的焊接熔池保持的时间较长，从而使得其中的气体充分排出。此外，由于连接钢针突出于通孔边缘，当连接钢针熔化时，液态的金属便会在表面张力及重力的作用下从连接钢针断面的中心向四周扩散，从而将焊接熔池中存在的气体挤出。因此，通过上述激光焊接表带的方法，可有效防止因存在气体在焊点位置产生裂纹及气孔，从而改善焊接效果。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中激光焊接表带的方法的流程示意图；

图2为连接钢针与带粒的装配示意图；

图3为本发明较佳实施例中连续激光束的功率-时间曲线。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1及图2，激光焊接表带的方法用于将连接钢针11焊接于表带的带粒12上。其中，带粒12上开设有通孔(图未示)。本发明较佳实施例中的激光焊接表带的方法，包括步骤S101～步骤S104。

步骤S101，将连接钢针11装配于通孔内，且使连接钢针11的末端突出于通孔的边缘预设高度，连接钢针11与水平面垂直。

具体的，连接钢针11可由刚、铜或者钛等金属制成，与带粒12的材质类似。通过连接钢针11，可将多个带粒12串接起来，从而组成完整的表带。为了保证带粒12之间的连接强度，连接钢针11的直径一般为1至1.5毫米。连接钢针11一般呈圆柱形结构，其端面为圆形。

进一步的，连接钢针11装配好后，需要将连接钢针11竖直放置，以使连接钢针11与水平面垂直。此时，连接钢针11的端面与水平面平行。

在本实施例中，还提供一种与带粒12形状相匹配的定位夹具(图未示)，连接钢针11装配于通孔后，将带粒12夹持于定位夹具内。定位夹具可使连接钢针11及带粒12在后续的加工过程中保持位置稳定，从而提高加工精度。

进一步的，定位夹具由铜或者钢针成。由于铜或者钢均为热的良导体，而且带粒12与定位夹具充分接触。当需要进行冷却时，定位夹具还可起到强制散热的作用，加快散热。

步骤S102，采用连续激光束对所述连接钢针11的末端进行加热，并调节连续激光束的位置及光斑直径，以使连续激光束与连接钢针11端面的中心对齐，且光斑直径大于连接钢针11的直径。

具体的，可采用光纤连续激光器产生的激光束作为焊接的连续激光束。与传统的脉冲激光器相比，光纤连续激光器具有光电转化效率高、激光束能量稳定、激光束作用时间长等优点。此外，可通过准直聚焦组对激光束的光斑大小进行调节，从而将光斑大小控制在精确的范围内。

由于连续激光束与连接钢针11端面的中心对齐，且光斑直径大于连接钢针11的直径。因此，当连续激光束对连接钢针11进行加热时，连接钢针11的端部整体熔化，而不是分段先后熔化。具体在本实施例中，连续激光光束的光斑直径为连接钢针11直径的1.1倍。因此，连续激光束的光斑可完全覆盖连接钢针11的断面，从而不会造成连接钢针11局部受热不均。

在本实施例中，在采用连续激光束对连接钢针11的末端进行加热时，上述方法还包括向加热区域喷射氩气，以形成气体保护层的步骤。具体的，氩气沿与连接钢针11的端面平行的方向喷射，从而赶走焊点处的空气，防止连接钢针11或带粒12被氧化。

步骤S103，加热预设时间，直至连接钢针11的突出于通孔边缘的部分熔化形成焊接熔池，使焊接熔池冷却，以在带粒12的表面形成球形焊点。

具体的，由于连接钢针11的端部是整体熔化。因此，与传统的圆周运动一周的焊接方式相比，形成的焊接熔池较大，故熔池可保持的时间也相对较长。因此，包含在焊接熔池中的气体便会有充足的时间向外散发，而不会在焊接熔池内留下气孔。

进一步的，由于连接钢针11与水平面垂直。因此，当连接钢针11突出于通孔边缘的部分熔化后，液态的金属会在重力及表面张力的作用下从连接钢针11端面的中心向四周流动。流动的液态金属可填充连接钢针11以及带粒12上的孔、缝隙，并且将存在于焊接熔池内的气体挤压出来，从而避免在形成的焊点内产生气孔。

在本实施例中，预设时间介于1至1.5秒之间。在该时间段内，即可使焊接熔池保持较长时间，又能使连接钢针11突出于通孔边缘的部分充分熔化。

在本实施例中，连接钢针11突出于通孔边缘的预设高度介于0.05之0.1毫米之间。在此范围内，连接钢针11熔化所产生的液态金属即可很好的阀盖通孔，从而实现连接钢针11与带粒12的物质连续性连接，又不会因突出部分的体积过大而难以熔化。可以理解，在其他实施例中，在上述数值范围的附近作细小改动，仍不影响上述方法的实现。

在本实施例中，在焊接之前，上述方法还包括对带粒12及连接钢针进行去油污处理。由于连接钢针11及带粒12均为金属制品，其制备过程中往往需经过倒模、钻铣等工序，难以避免沾上油污。油污会影响两个元件之间的焊接，故去油污处理可使得连接钢针11与带粒12焊接得更加牢固。

如图3所示，在本实施例中，连续激光光束的功率包括匀速上升段、稳定段及匀速下降段。

当连续激光束对连接钢针11加热时，若开始便采用高功率的连续激光束照射，则可能使连接钢针11的外表面温度升高过快，而其内部温度却没发生改变。这便使得内外温差过大，从而造成连接钢针11内部裂开，产生裂痕。而连续激光束的功率经过匀速上升段的过程，可使得连接钢针11的温度缓慢升高，外表面被加热时，热量同时向内部扩散，从而使得内外温差较小，可避免裂痕产生。同理，匀速连续激光束的功率下降段的过程，可起到同样的作用。

进一步的，连续激光束在稳定段的功率介于400至450瓦之间。采用功率位于该范围内的连续激光束，可使得连接钢针11突出的部分在1至1.5秒之间完全熔化。可以理解，在其他实施例中，连续激光束的功率可始终保持固定值，也可是先匀速上升，再匀速下降。

步骤S104，对球形焊点进行打磨。

具体的，球形焊点打磨后，可得到平滑的焊接点。由于焊接熔池中的气体充分排出，故打磨得到的焊接点处不会出现气孔、裂纹等瑕疵。经过进一步的抛光或喷砂处理，便可得到表面没有裂纹的表带成品。

上述激光焊接表带的方法，由于采用光斑直径大于连接钢针11直径的连续激光束，且连续激光束正对连接钢针11端面的中心。因此在焊接时，连接钢针11突出于通孔边缘的部分同时熔化，形成焊接熔池。与传统圆周运动一周的焊接方式相比，采用上述方法形成的焊接熔池保持的时间较长，从而使得其中的气体充分排出。此外，由于连接钢针11突出于通孔边缘，当连接钢针熔化时，液态的金属便会在表面张力及重力的作用下从连接钢针11断面的中心向四周扩散，从而将焊接熔池中存在的气体挤出。因此，通过上述激光焊接表带的方法，可有效防止因存在气体在焊点位置产生裂纹及气孔，从而改善焊接效果。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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 (10)

1.一种激光焊接表带的方法，用于将连接钢针焊接于表带的带粒上，其中，所述带粒上开设有通孔，其特征在于，所述激光焊接表带的方法包括以下步骤：

将所述连接钢针装配于所述通孔内，且使所述连接钢针的末端突出于所述通孔的边缘预设高度，所述连接钢针与水平面垂直；

采用连续激光束对所述连接钢针的末端进行加热，并调节所述连续激光束的位置及光斑直径，以使所述连续激光束与所述连接钢针端面的中心对齐，且所述光斑直径大于所述连接钢针的直径；

加热预设时间，直至所述连接钢针的突出于所述通孔边缘的部分熔化形成焊接熔池，使所述焊接熔池冷却，以在带粒的表面形成球形焊点；

对所述球形焊点进行打磨。

2.根据权利要求1所述的激光焊接表带的方法，其特征在于，所述预设高度介于0.05至0.1毫米之间。

3.根据权利要求1所述的激光焊接表带的方法，其特征在于，所述连续激光光束的光斑直径为所述连接钢针直径的1.1倍。

4.根据权利要求1所述的激光焊接表带的方法，其特征在于，所述预设时间介于1至1.5秒之间。

5.根据权利要求4所述的激光焊接表带的方法，其特征在于，所述连续激光束的工作过程包括匀速上升段、稳定段及匀速下降段。

6.根据权利要求5所述的激光焊接表带的方法，其特征在于，所述连续激光束在所述稳定段的功率介于400至450瓦之间。

7.根据权利要求1所述的激光焊接表带的方法，其特征在于，在采用连续激光束对所述连接钢针的末端进行加热时，所述方法还包括向加热区域喷射氩气，以形成气体保护层的步骤。

8.根据权利要求1所述的激光焊接表带的方法，其特征在于，在焊接之前，所述方法还包括对所述带粒及所述连接钢针进行去油污处理的步骤。

9.根据权利要求1所述的激光焊接表带的方法，其特征在于，在采用连续激光束对所述连接钢针的末端进行加热之前，所述方法还包括：

提供一种与所述带粒形状相匹配的定位夹具，所述连接钢针装配于所述通孔后，将所述带粒夹持于所述定位夹具内。

10.根据权利要求9所述的激光焊接表带的方法，其特征在于，所述定位夹具由铜或者钢制成。