CN106271073B - 震动马达弹片与质量块的激光焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种震动马达弹片与质量块的激光焊接方法，包括以下步骤：一)采用CCD视觉对焊接位置进行精确定位；二)设定M形状焊接波形：采用能量缓慢升高，持续一段时间，降低能量，然后升高并保持一段时间，最后降低到零；三)找出聚焦镜的焦点位置及聚焦镜与工件之间的距离；四)将聚焦镜的焦点调整至工件表面下方，并多次步进调整激光的焦点位置使其向下并远离工件表面，直到焊接无飞溅，焊接强度达到要求为止。本发明采用CCD视觉定位的方式可以保证焊点的位置精度达到3丝，保证生产过程中焊点的重复定位精度，采用M型波形及负离焦的焊接方法，单个焊点的强度可达3公斤的要求，且焊点外观光滑平整。

Description

震动马达弹片与质量块的激光焊接方法
技术领域
本发明属于激光焊接技术领域，具体涉及一种震动马达的弹片与质量块的激光焊接工艺方法。
背景技术
震动马达广泛应用于手机、平板电脑中或需要振动的环境中实现振动功能，取代声音提示使用，从而避免惊扰他人或产生噪音。震动马达中的质量块、弹片和挡块需要搭接在一起，且要求有较高的强度。普通的焊接方式难以达到强度要求，故必须采用激光焊接，而一般的激光焊接大量采用Nd:YAG激光器，而Nd:YAG激光器耗电量大，占地面积大，能量稳定性较差，已经不能满足震动马达精密焊接要求。
随着震动马达的体积设计的越来越小，不锈钢弹片与质量块(一般为钨镍合金)的焊接难度较大，并且对焊点位置的精度要求也越来越高，焊点位置的偏移直接会导致焊接强度的不稳定，传统采用夹具定位的方式已经不能满足位置精度要求。而且，钨镍合金属于高熔点金属，熔点达到3000℃以上，而不锈钢的熔点约为1400℃左右，两者的熔点差别很大。一般的激光焊接工艺方法很难达到焊接强度及外观要求，由于钨镍合金钢熔点高，采用正离焦焊接(激光焦点在工件表面以上)，焊点熔深较低，强度不够。
发明内容
针对背景技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种能精确定位、焊接强度高、焊接美观的震动马达弹片与质量块的激光焊接方法。
为达到上述目的，本发明设计的震动马达弹片与质量块的激光焊接方法，包括以下步骤：
一、采用CCD视觉对焊接位置进行精确定位；
二、设定M形状焊接波形：采用能量缓慢升高，持续一段时间，降低能量，然后升高并保持一段时间，最后降低到零；
三、找出聚焦镜的焦点位置及聚焦镜与工件之间的距离；
四、将聚焦镜的焦点调整至工件表面下方，并多次步进调整激光的焦点位置使其向下并远离工件表面，直到焊接无飞溅，焊接强度达到要求为止。
优选的，步骤一中，定位的具体方法为：采用CCD视觉相机对产品的特征点进行识别拍照，根据产品上焊点的位置与特征点进行对比，在相应的软件上形成需要焊点的坐标值，依靠激光运动控制机构将激光传输到需要的焊点位置。这里激光运动控制机构可以是扫描振镜。
优选的，步骤二中，脉冲持续时间3ms，首先在0.5ms内将30％的峰值功率逐渐上升至90％的峰值功率，保持90％的峰值功率0.5ms，然后在0.5ms内将90％的峰值功率逐渐降至30％的峰值功率，随即在0.5ms内又有将30％的峰值功率逐渐上升至90％的峰值功率，然后保持90％的峰值功率0.5ms，最后在0.5ms内逐渐将90％的峰值功率降为零。
优选的，步骤三中，寻找所述激光聚焦焦点的具体方法为：选择一厚度小于0.5mm的不锈钢片，以峰值功率不大于200W的激光功率连续出光，脉冲持续时间为1ms，同时调节不锈钢片与聚焦镜之间的距离，观察火焰高度直到火焰高度最高处停止，记录此时聚焦镜到马达平面的高度。
优选的，步骤四中，每次调整激光焦点的步距为0.5mm。
本发明的有益效果是：本发明采用CCD视觉定位的方式可以保证焊点的位置精度达到3丝，保证生产过程中焊点的重复定位精度，采用M型波形及负离焦的焊接方法，单个焊点的强度可达3公斤的要求，且焊点外观光滑平整。
附图说明
图1是本发明CCD定位示意图
图2是本发明M形状波形图
图3是本发明负离焦焊接示意图
图中：激光束1、马达弹片2、质量块3、马达挡块4、激光焦点5。
具体实施方式
下面通过图1～图3以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述，本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围。
本发明设计的震动马达弹片与质量块的激光焊接方法，包括以下步骤：
一、采用CCD视觉对焊接位置进行精确定位：采用CCD视觉相机对产品的特征点进行识别拍照，根据产品上焊点的位置与特征点进行对比，在相应的软件上形成需要焊点的坐标值，依靠激光运动控制机构(如扫描振镜)将激光传输到需要的焊点位置；如图1所示，CCD具体结构属于现有技术，在此不赘述；
二、设定M形状焊接波形，采用能量缓慢升高，持续一段时间，降低能量，然后升高并保持一段时间，最后降低到零；脉冲持续时间3ms，首先在0.5ms内将30％的峰值功率逐渐上升至90％的峰值功率，保持90％的峰值功率0.5ms，然后在0.5ms内将90％的峰值功率逐渐降至30％的峰值功率，随即在0.5ms内又有将30％的峰值功率逐渐上升至90％的峰值功率，然后保持90％的峰值功率0.5ms，最后在0.5ms内逐渐将90％的峰值功率降为零；具体波形如图2所示；
钨镍合金属于高熔点金属，熔点达到3000℃以上，而不锈钢的熔点约为1400℃左右，两者的熔点差别很大，首先采用缓升的激光能量对材料进行预热(0ms到0.5ms)，然后激光持续对不锈钢材料进行熔化(0.5ms到1ms)，为了防止持续的高功率激光对不锈钢产生的熔池进行破坏，进而造成最终的焊点外观缺陷，故将激光功率降低一段时间(1ms到1.5ms)，此时钨镍合金的熔化程度不够，需要持续的激光能量加热，先缓慢加热(1.5ms到2ms)，然后较高功率持续加热(2ms到3ms)，最后对熔池进行保温，将激光能量缓慢降到零(2.5ms到3ms)，使得焊接熔池更加稳定，光斑更加均匀；
三、找出聚焦镜的焦点位置及聚焦镜与工件之间的距离：选择一厚度小于0.5mm的不锈钢片，以峰值功率不大于200W的激光功率连续出光，脉冲持续时间为1ms，同时调节不锈钢片与聚焦镜之间的距离，观察火焰高度直到火焰高度最高处停止，记录此时聚焦镜到马达平面的高度；
四、采用负离焦(激光的焦点在工件表面以下)的方式进行焊接：如图3所示，将聚焦镜的焦点也即是激光束1的激光焦点5调整至工件表面下方，工件从上至下依次为马达弹片2、质量块3(钨镍合金)和马达挡块4，以0.5mm的步距多次步进调整激光焦点5位置使其向下并远离工件表面，直到焊接无飞溅，焊接强度达到要求为止。根据实际的强度要求为3公斤，负离焦距离一般为2mm。由于钨镍合金钢熔点高，采用正离焦焊接，焊点熔深较低，强度不够，本发明采用负离焦的方式焊接，激光在熔化材料表面后，可以持续的对表面以下的材料进行持续加热熔化，使得焊接的深度更深，焊点强度更大，且能获得更好的焊点外观。

Claims (4)

1.一种震动马达弹片与质量块的激光焊接方法，包括以下步骤：
一、采用CCD视觉对焊接位置进行精确定位；
二、设定M形状焊接波形：采用能量缓慢升高，持续一段时间，降低能量，然后升高并保持一段时间，最后降低到零；
三、找出聚焦镜的焦点位置及聚焦镜与工件之间的距离；
四、将聚焦镜的焦点调整至工件表面下方，并多次步进调整激光的焦点位置使其向下并远离工件表面，直到焊接无飞溅，焊接强度达到要求为止；
步骤三中，寻找激光聚焦焦点的具体方法为：选择一厚度小于0.5mm的不锈钢片，以峰值功率不大于200W的激光功率连续出光，脉冲持续时间为1ms，同时调节不锈钢片与聚焦镜之间的距离，观察火焰高度直到火焰高度最高处停止，记录此时聚焦镜到马达平面的高度。
2.根据权利要求1所述的震动马达弹片与质量块的激光焊接方法，其特征在于：步骤一中，定位的具体方法为：采用CCD视觉相机对产品的特征点进行识别拍照，根据产品上焊点的位置与特征点进行对比，在相应的软件上形成需要焊点的坐标值，依靠激光运动控制机构将激光传输到需要的焊点位置。
3.根据权利要求1所述的震动马达弹片与质量块的激光焊接方法，其特征在于：步骤二中，脉冲持续时间3ms，首先在0.5ms内将30％的峰值功率逐渐上升至90％的峰值功率，保持90％的峰值功率0.5ms，然后在0.5ms内将90％的峰值功率逐渐降至30％的峰值功率，随即在0.5ms内又将30％的峰值功率逐渐上升至90％的峰值功率，然后保持90％的峰值功率0.5ms，最后在0.5ms内逐渐将90％的峰值功率降为零。
4.根据权利要求1所述的震动马达弹片与质量块的激光焊接方法，其特征在于：步骤四中，每次调整激光焦点的步距为0.5mm。
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