CN104985325A - 一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置及方法 - Google Patents

一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104985325A
CN104985325A CN201510492653.0A CN201510492653A CN104985325A CN 104985325 A CN104985325 A CN 104985325A CN 201510492653 A CN201510492653 A CN 201510492653A CN 104985325 A CN104985325 A CN 104985325A
Authority
CN
China
Prior art keywords
red copper
sheet material
heating rod
laser
graphite heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510492653.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104985325B (zh
Inventor
何力佳
王建中
赵晓杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liaoning University of Technology
Original Assignee
Liaoning University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liaoning University of Technology filed Critical Liaoning University of Technology
Priority to CN201510492653.0A priority Critical patent/CN104985325B/zh
Publication of CN104985325A publication Critical patent/CN104985325A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104985325B publication Critical patent/CN104985325B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18—Dissimilar materials

Abstract

本发明涉及一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置，在激光头行走机构上设有激光头，在激光头的下方同轴设置中空的石墨加热棒，在石墨加热棒外圆周下端设有保护气入口，保护气入口上的气体管路通过二通电磁阀与惰性气体气瓶连接；在石墨加热棒的下端依次设置待焊接的紫铜板材和纯铝板材，并通过板材夹具定位，同时石墨加热棒的下端面与紫铜板材的上表面贴合；石墨加热棒和紫铜板材的外表面分别通过电源线与加热装置连接，加热装置和二通电磁阀分别通过PLC控制器进行控制。该装置采用空心石墨棒实现对紫铜与铝材叠焊区的焊前预热，提高紫铜对激光的吸收率从而实现紫铜与铝材的良好连接，满足抗拉强度的要求。

Description

一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置及方法
技术领域
本发明创造涉及一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置及方法，属于焊接领域。
背景技术
随着新能源汽车的快速发展，电动汽车及其相关技术成为研究热点。电动汽车锂电池组的串联需用铜排（紫铜）与电池极耳底座（纯铝材料）叠接固定。紫铜和铝材都存在导热系数高而导致焊接难度极大，尤其是紫铜与铝材异种材料的熔接更加困难。激光焊接以其热变形小、热影响区小等优点是一种先进的材料连接手段。但对于紫铜来说，对激光束的高反射率而导致激光能量吸收率极低而导致焊接缺陷及焊缝性能较差。
发明内容
本发明创造要解决的技术问题是提供一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置及方法，该装置采用空心石墨棒实现对紫铜与铝材叠焊区的焊前预热，提高紫铜对激光的吸收率从而实现紫铜与铝材的良好连接，满足抗拉强度的要求。
为解决以上问题，本发明创造的具体技术方案如下：一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置，在激光头行走机构上设有激光头，在激光头的下方同轴设置中空的石墨加热棒，在石墨加热棒外圆周下端设有保护气入口，保护气入口上的气体管路通过二通电磁阀与惰性气体气瓶连接；在石墨加热棒的下端依次设置待焊接的紫铜板材和纯铝板材，并通过板材夹具定位，同时石墨加热棒的下端面与紫铜板材的上表面贴合；石墨加热棒和紫铜板材的外表面分别通过电源线与加热装置连接，加热装置和二通电磁阀分别通过PLC控制器进行控制。
所述的激光头和石墨加热棒通过联动装置连接实现移动同步，联动装置的结构为，在激光定位板上通过转动孔与激光头行走机构连接，在激光定位板侧端竖直连接连杆，连杆的下端设有两个平行设置扣合式的石墨定位环。
所述的激光头行走机构上分别设有与PLC控制器连接的水平伺服电机和竖直伺服电机，水平伺服电机上连接水平丝杠，水平丝杠的上连接竖直机架，竖直机架上设有竖直伺服电机和与竖直伺服电机连接的竖直丝杠，在竖直丝杠上连接联动装置。
采用上述叠焊装置对紫铜与纯铝板材激光叠焊的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将纯铝板材和紫铜板材由下至上叠放到板材夹具中进行定位；
2）通过PLC控制器控制水平伺服电机，保证联动装置位于焊接的起始点；
3）调节联动装置上的激光定位板沿转动孔中心的转动角度，使激光头的中心光束与紫铜板材上表面所呈的角度满足技术要求；
4）通过PLC控制器控制竖直伺服电机，使联动装置带动石墨加热棒下移，直至石墨加热棒的下端面与紫铜板材上表面完全贴合；
5）通过PLC控制器开启加热装置，石墨加热棒与紫铜板材形成电流回路，由于紫铜板材的热阻较大，并迅速升温，当达到指定温度，PLC控制器控制开启二通电磁阀，将惰性气体气瓶内的惰性气体通过保护气入口通入到石墨加热棒的中空腔内；
6）开启激光头，激光束穿过石墨加热棒的中空腔对纯铝板材和紫铜板材进行焊接，同时PLC控制器控制水平伺服电机不间断运转，保证激光连续焊接，当焊接完毕后，PLC控制器控制各部件停止工作。
该紫铜与纯铝板材激光叠焊装置利用与激光束同轴的空心石墨棒与紫铜板材通电形成回路实现焊前预热，且通过焊区温度的实时监控，确保紫铜与铝材激光叠焊工艺稳定，进而确保焊接性能满足要求。
石墨加热棒通过联动装置保证了与激光头的同轴设置，利用空心石墨棒内壁对激光的吸收与反射可降低焊区激光在紫铜表面的高反射，从而提高紫铜的焊接性与表面成型性。
通过在激光头行走机构中设置水平丝杠和竖直丝杠，使空心石墨棒通过夹具可实现轴向位置可调，实现补偿由于石墨磨损而造成的石墨棒的尺寸变化，也可用于厚度不同的紫铜与铝材的激光叠焊，因此扩大了该工装的使用范围。
采用叠焊装置对紫铜与纯铝板材激光叠焊的方法，不仅使焊接工艺自动化，而且保证了焊接质量。
附图说明
图1为紫铜与纯铝板材激光叠焊装置的结构示意图。
图2为空心石墨加热棒的结构示意图。
图3为激光束同轴空心石墨棒结构示意图。
图4为联动装置的结构示意图。
图5为石墨定位环的俯视图。
具体实施方式
如图1所示，一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置，在激光头行走机构3上设有激光头13，在激光头13的下方同轴设置中空的石墨加热棒5，如图2所示，在石墨加热棒5外圆周下端设有保护气入口4，保护气入口4上的气体管路通过二通电磁阀2与惰性气体气瓶1连接；在石墨加热棒5的下端依次设置待焊接的紫铜板材7和纯铝板材6，并通过板材夹具8定位，同时石墨加热棒5的下端面与紫铜板材7的上表面贴合；石墨加热棒5和紫铜板材7的外表面分别通过电源线与加热装置14连接，加热装置14和二通电磁阀2分别通过PLC控制器15进行控制。
如图3和图4所示，所述的激光头13和石墨加热棒5通过联动装置11连接实现移动同步，联动装置11的结构为，在激光定位板21上通过转动孔22与激光头行走机构3连接，在激光定位板21侧端竖直连接连杆23，连杆23的下端设有两个平行设置扣合式的石墨定位环24，如图5所示。
所述的激光头行走机构3上分别设有与PLC控制器15连接的水平伺服电机9和竖直伺服电机12，水平伺服电机9上连接水平丝杠10，水平丝杠10的上连接竖直机架，竖直机架上设有竖直伺服电机12和与竖直伺服电机12连接的竖直丝杠16，在竖直丝杠16上连接联动装置11。
采用上述叠焊装置对紫铜与纯铝板材激光叠焊的方法，包括以下步骤：
1）将纯铝板材6和紫铜板材7由下至上叠放到板材夹具8中进行定位；
2）通过PLC控制器15控制水平伺服电机9，保证联动装置11位于焊接的起始点；
3）调节联动装置11上的激光定位板21沿转动孔22中心的转动角度，使激光头13的中心光束与紫铜板材7上表面所呈的角度满足技术要求；
4）通过PLC控制器15控制竖直伺服电机12，使联动装置11带动石墨加热棒5下移，直至石墨加热棒5的下端面与紫铜板材7上表面完全贴合；
5）通过PLC控制器15开启加热装置14，石墨加热棒5与紫铜板材7形成电流回路，由于石墨棒下端面与紫铜板材接触面热阻较大，因此接触面区域迅速升温，当由红外测温仪测试温度达到200～400℃时，PLC控制器控制开启二通电磁阀2，将惰性气体气瓶1内的惰性气体通过保护气入口4通入到石墨加热棒5的中空腔内，防止焊接区域氧化；
6）开启激光头13，激光束穿过石墨加热棒5的中空腔对纯铝板材6和紫铜板材7进行焊接，同时PLC控制器15控制水平伺服电机9不间断运转，保证激光连续焊接，当焊接完毕后，PLC控制器15控制各部件停止工作。

Claims (4)

1.一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置，其特征在于：在激光头行走机构（3）上设有激光头（13），在激光头（13）的下方同轴设置中空的石墨加热棒（5），在石墨加热棒（5）外圆周下端设有保护气入口（4），保护气入口（4）上的气体管路通过二通电磁阀（2）与惰性气体气瓶（1）连接；在石墨加热棒（5）的下端依次设置待焊接的紫铜板材（7）和纯铝板材（6），并通过板材夹具（8）定位，同时石墨加热棒（5）的下端面与紫铜板材（7）的上表面贴合；石墨加热棒（5）和紫铜板材（7）的外表面分别通过电源线与加热装置（14）连接，加热装置（14）和二通电磁阀（2）分别通过PLC控制器（15）进行控制。
2.如权利要求1所述的紫铜与纯铝板材激光叠焊装置，其特征在于：所述的激光头（13）和石墨加热棒（5）通过联动装置（11）连接实现移动同步，联动装置（11）的结构为，在激光定位板（21）上通过转动孔（22）与激光头行走机构（3）连接，在激光定位板（21）侧端竖直连接连杆（23），连杆（23）的下端设有两个平行设置扣合式的石墨定位环（24）。
3.如权利要求2所述的紫铜与纯铝板材激光叠焊装置，其特征在于：所述的激光头行走机构（3）上分别设有与PLC控制器（15）连接的水平伺服电机（9）和竖直伺服电机（12），水平伺服电机（9）上连接水平丝杠（10），水平丝杠（10）的上连接竖直机架，竖直机架上设有竖直伺服电机（12）和与竖直伺服电机（12）连接的竖直丝杠（16），在竖直丝杠（16）上连接联动装置（11）。
4.采用上述权利要求1至3任一所述的叠焊装置对紫铜与纯铝板材激光叠焊的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将纯铝板材（6）和紫铜板材（7）由下至上叠放到板材夹具（8）中进行定位；
2）通过PLC控制器（15）控制水平伺服电机（9），保证联动装置（11）位于焊接的起始点；
3）调节联动装置（11）上的激光定位板（21）沿转动孔（22）中心的转动角度，使激光头（13）的中心光束与紫铜板材（7）上表面所呈的角度满足技术要求；
4）通过PLC控制器（15）控制竖直伺服电机（12），使联动装置（11）带动石墨加热棒（5）下移，直至石墨加热棒（5）的下端面与紫铜板材（7）上表面完全贴合；
5）通过PLC控制器（15）开启加热装置（14），石墨加热棒（5）与紫铜板材（7）形成电流回路，由于紫铜板材（7）的热阻较大，并迅速升温，当达到指定温度，PLC控制器控制开启二通电磁阀（2），将惰性气体气瓶（1）内的惰性气体通过保护气入口（4）通入到石墨加热棒（5）的中空腔内；
6）开启激光头（13），激光束穿过石墨加热棒（5）的中空腔对纯铝板材（6）和紫铜板材（7）进行焊接，同时PLC控制器（15）控制水平伺服电机（9）不间断运转，保证激光连续焊接，当焊接完毕后，PLC控制器（15）控制各部件停止工作。
CN201510492653.0A 2015-08-12 2015-08-12 一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置及方法 Expired - Fee Related CN104985325B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510492653.0A CN104985325B (zh) 2015-08-12 2015-08-12 一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510492653.0A CN104985325B (zh) 2015-08-12 2015-08-12 一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104985325A true CN104985325A (zh) 2015-10-21
CN104985325B CN104985325B (zh) 2016-05-25

Family

ID=54297280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510492653.0A Expired - Fee Related CN104985325B (zh) 2015-08-12 2015-08-12 一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104985325B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106583959A (zh) * 2016-12-28 2017-04-26 汉舟四川铜铝复合科技有限公司 一种用于新型铜铝复合母线的热熔焊接工艺
CN106735948A (zh) * 2017-02-20 2017-05-31 广东海洋大学 一种铜铝异质金属的激光焊接方法及其装置
CN107824964A (zh) * 2016-09-14 2018-03-23 株式会社神户制钢所 铝接合体的制造方法
CN111014951A (zh) * 2019-12-27 2020-04-17 广东海洋大学 一种解决铜铝激光焊接高反射率的方法
CN114932313A (zh) * 2022-05-13 2022-08-23 广东利元亨技术有限公司 极耳焊接装置和方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008036070A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Ota Precision Industry Co Ltd ゴルフクラブヘッドの製造方法
CN101264541A (zh) * 2008-05-09 2008-09-17 哈尔滨工业大学 附加电弧加热铜垫板预热铝合金及镁合金焊接方法
CN101670489A (zh) * 2009-09-24 2010-03-17 江苏大学 紫铜的激光焊接方法
CN103317236A (zh) * 2013-06-26 2013-09-25 苏州菱欧自动化设备有限公司 锂电池激光焊接机
CN204818441U (zh) * 2015-08-12 2015-12-02 辽宁工业大学 一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008036070A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Ota Precision Industry Co Ltd ゴルフクラブヘッドの製造方法
CN101264541A (zh) * 2008-05-09 2008-09-17 哈尔滨工业大学 附加电弧加热铜垫板预热铝合金及镁合金焊接方法
CN101670489A (zh) * 2009-09-24 2010-03-17 江苏大学 紫铜的激光焊接方法
CN103317236A (zh) * 2013-06-26 2013-09-25 苏州菱欧自动化设备有限公司 锂电池激光焊接机
CN204818441U (zh) * 2015-08-12 2015-12-02 辽宁工业大学 一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107824964A (zh) * 2016-09-14 2018-03-23 株式会社神户制钢所 铝接合体的制造方法
CN107824964B (zh) * 2016-09-14 2019-10-01 株式会社神户制钢所 铝接合体的制造方法
CN106583959A (zh) * 2016-12-28 2017-04-26 汉舟四川铜铝复合科技有限公司 一种用于新型铜铝复合母线的热熔焊接工艺
CN106583959B (zh) * 2016-12-28 2019-04-02 汉舟四川铜铝复合科技有限公司 一种用于新型铜铝复合母线的热熔焊接工艺
CN106735948A (zh) * 2017-02-20 2017-05-31 广东海洋大学 一种铜铝异质金属的激光焊接方法及其装置
CN106735948B (zh) * 2017-02-20 2019-08-20 广东海洋大学 一种铜铝异质金属的激光焊接方法及其装置
CN111014951A (zh) * 2019-12-27 2020-04-17 广东海洋大学 一种解决铜铝激光焊接高反射率的方法
CN114932313A (zh) * 2022-05-13 2022-08-23 广东利元亨技术有限公司 极耳焊接装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104985325B (zh) 2016-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104985325B (zh) 一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置及方法
CN105149778B (zh) 一种消除铝钢异种金属激光焊接裂纹和气孔的装置及方法
CN112719582A (zh) 具有预热功能的激光焊接装置及预热焊接方法
CN204818441U (zh) 一种紫铜与纯铝板材激光叠焊装置
CN109434286A (zh) 一种高效率的丝材激光熔覆方法
CN101229607B (zh) 锂离子电池激光焊接封口工艺
JP2019111579A (ja) 太陽電池バスバー溶接装置
CN104801829A (zh) 一种双向随焊超声波控制焊接变形及热裂纹的方法
CN104801830A (zh) 一种双向随焊超声波激振装置
CN1962155A (zh) 一种二氧化碳激光焊接装置
CN110899934A (zh) 一种电弧增材制造用温度调节装置及调节方法
CN105364269A (zh) 一种铜板及其合金的熔化焊接方法
CN101879572A (zh) 一种镁合金板材激光局部加热自冲铆接方法
CN202356772U (zh) 氧枪铜端头与钢质管短节焊接工装
CN103111734A (zh) 改善水下湿法焊接接头组织性能的方法及装置
CN205085564U (zh) 一体式动态感应焊接预热装置
CN204094301U (zh) 制冷设备中铜管与铝管焊接装置用焊接头
CN111014938B (zh) 一种车顶或底架搅拌摩擦焊焊接实施工艺
CN201751171U (zh) Pe阀门自动焊接机
CN209773731U (zh) 太阳能电池汇流条激光焊接装备
CN107498177B (zh) 一种非熔透激光焊接方法与系统
CN211539880U (zh) 一种电弧增材制造用温度调节装置
CN204397165U (zh) 一种中碳钢空心阶梯杆的焊接工装
CN111421225B (zh) 一种用于钛镍异种材料的搅拌摩擦对接焊装置及其加工方法
US4033402A (en) Automated post burn station

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160525

Termination date: 20170812