CN111434436A - 激光焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种激光焊接方法，所述方法包括以下步骤：a.在第一连接件的上表面形成涂层，从而形成具有涂层的第一连接件，所述涂层与所述第一连接件的上表面相比具有较低的反射率；b.将具有涂层的第一连接件的下表面与第二连接件的上表面贴合，并且使得所述涂层与待焊接位置对齐；c.将激光束沿着自第一连接件的涂层向第二连接件的方向照射，从而将第一连接件和第二连接件焊接在一起。本申请提供的方案改善了铜材料的连接件之间焊接的质量，并且成本较低。

Description

激光焊接方法
技术领域
本申请涉及一种焊接方法，尤其涉及一种应用在激光焊接中的焊接方法。
背景技术
激光焊接技术是以激光束为能源，使其冲击焊件以达到焊接目的的技术。激光焊接能够降低焊接过程中因热传导所导致的变形、减少机具的耗损。激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型且间隔相近的部件。由于激光焊接具有较多优势，广泛应用于各领域的焊接。例如在电池制造领域用于焊接电池内部的导电材料。铜是电池中常用的导电材料，通过激光焊接铜材料时，容易使焊点过深或过浅，导致焊接质量不稳定。本申请将改善这一问题。
发明内容
为解决以上问题，本申请提供一种激光焊接方法，所述方法包括以下步骤：
a.在第一连接件的上表面形成涂层，从而形成具有涂层的第一连接件，所述涂层与所述第一连接件的上表面相比具有较低的反射率；
b.将所述具有涂层的第一连接件的下表面与第二连接件的上表面贴合，并且使得所述涂层与待焊接位置对齐；
c.将激光束沿着自所述第一连接件的涂层向第二连接件的方向照射，从而将第一连接件和第二连接件焊接在一起。
如上所述的方法，当所述激光束照射预定时间后，停止照射，移动激光束的位置，使激光束与所述具有涂层的第一连接件的接触点在所述涂层所限定的范围内，激光束再次照射预定时间，从而使第一连接件和第二连接件之间能够形成多个焊接连接点。
如上所述的方法，以一定的速度移动激光束，并且使激光束与所述具有涂层的第一连接件的接触点在所述涂层所限定的范围内，从而使第一连接件和第二连接件之间的焊接连接痕迹呈线型。
如上所述的方法，所述涂层由喷墨工艺加工制成。
如上所述的方法，所述涂层由涂布工艺加工制成。
如上所述的方法，所述涂层由印刷工艺加工制成。
如上所述的方法，所述涂层由油墨制成。
如上所述的方法，所述第一连接件和第二连接件均由铜材料制成。
如上所述的方法，所述方法应用于电池的导电材料的焊接。
如上所述的方法，所述第一连接件为扁平电缆的铜芯，所述第二连接件为汇流条。
如上所述的方法，所述激光束由激光器产生，所述激光束的激光波长大于或等于1.064μm并且小于或等于10.6μm。
如上所述的方法，所述具有涂层的第一连接件对激光的反射率不大于85％。
如上所述的方法，所述具有涂层的第一连接件对激光的反射率不大于83％。
如上所述的方法，所述涂层由具有吸光性的材料制成。
如上所述的方法，在上述步骤c的激光束照射前，所述涂层具有均匀的厚度。
如上所述的方法，在上述步骤c的激光束照射前，所述涂层在所述第一连接件的上表面连续延伸设置。
如上所述的方法，在上述步骤c的激光束照射前，所述涂层与所述第一连接件的上表面完全贴合设置。
如上所述的方法，在上述步骤c的激光束照射后，至少部分所述涂层在所述第一连接件的上表面不连续设置。
本申请提供的方案改善了铜材料的连接件之间焊接的质量，并且成本较低。
附图说明
图1是本申请中具有涂层的第一连接件的仰视图；
图2是本申请中具有涂层的第一连接件的俯视图；
图3是图2中图具有涂层的第一连接件的侧视图；
图4是本申请中第二连接件的俯视图；
图5是本申请中具有涂层的第一连接件和第二连接件的侧视图；
图6是本申请中焊接方法的流程图。
具体实施方式
下面将参考构成本说明书一部分的附图对本发明的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，虽然在本申请中使用表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等描述本申请的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本申请所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制。
图1是本申请中具有涂层的第一连接件的仰视图，示出了第一连接件101的下表面。第一连接件101具有第一焊接区域103，激光束在第一焊接区域103所限定的范围内对第一连接件101进行照射，将第一连接件101焊接在第二连接件上。第一连接件101的下表面与第一连接件101的主体的材料一致。
图2是本申请中具有涂层的第一连接件的俯视图；图3是图2中图具有涂层的第一连接件的侧视图；如图2和图3所示，在第一连接件101的上表面设置涂层202，从而形成具有涂层的第一连接件201。具有涂层的第一连接件201为待焊接件，将用于被焊接到第二连接件上。涂层202位于第一连接件101上方，涂层202的面积大致等于第一焊接区域103的面积，也就是说涂层202能够与第一焊接区域的对齐。从而激光与具有涂层的第一连接件201的接触点落在涂层202所限定的范围内。涂层202由具有吸光性的材料制成，涂层202比第一连接件101的上表面对激光的反射率更低。当激光照射在涂层202上时，部分激光被涂层202吸收，从而具有涂层的第一连接件201的表面对激光的反射率降低，使激光的被利用率提高，从而能够改善焊接质量。在本申请的一个实施例中，涂层202的为长方形。在其它实施例中，涂层202可以为任意形状，只需覆盖第一连接件101的被焊接区域，使得激光与具有涂层的第一连接件201的接触点在涂层202的范围内即可。涂层202具有均匀的厚度，并且完全贴合在第一连接件101上，在焊接之前，涂层202不会轻易从第一连接件101上脱落。也就是说操作者对具有涂层的第一连接件201进行常规的移动、翻转过程中，涂层202一直附着在第一连接件101上。涂层202在第一连接件101的上表面连续延伸设置，即涂层202在第一连接件101的上表面均匀地分布，并能覆盖第一焊接区域103。具有涂层的第一连接件201对激光的反射率需要不大于85％，不大于83％更佳。此处所说的反射率是指具有涂层的第一连接件201在含涂层的部位对激光的反射率。在一个实施例中，涂层202由黑色或深色的油墨制成。在一个实施例中，涂层202由喷码机喷墨制成，喷码机向第一连接件101的上表面密集地喷涂墨点，从而积累形成涂层。在另一个实施例中，涂层202由涂布工艺制成，操作者或自动化设备采用涂布工具沾取油墨涂布在第一连接件101的表面，从而形成涂层202。在又一个实施例中，涂层202由印刷工艺制成，通过印刷设备将黑色油墨印在第一连接件101的上表面。
结合图1和图2所示，本申请中涂层202只需要设置在第一连接件101的上表面即可，第一连接件101的下表面不需要设置涂层202。
图4是本申请中第二连接件的俯视图；如图4所示，第二连接件301具有第二焊接区域303，第二焊接区域303能够与第一焊接区域103对齐，使得第一连接件101和第二连接件301的焊接连接点在第一焊接区域103和第二焊接区域303所限定的范围内，也就是在涂层202所限定的范围内。
图5是本申请中具有涂层的第一连接件和第二连接件的侧视图；如图5所示，第一连接件101和第二连接件301共同构成连接组件，并且第一连接件101和第二连接件301各自独立成型。当需要将具有涂层的第一连接件201焊接在第二连接件301上时，使具有涂层的第一连接件201与第二连接件301贴合。即第一连接件101的第一焊接区域103与第二连接件的第二焊接区域303对齐，并且第一连接件101的下表面与第二连接件301的上表面接触。激光束从具有涂层的第一连接件201的上方向下沿着箭头505所示的方向照射，从而激光束与涂层202接触，一部分激光被吸收。第一连接件101和第二连接件301在激光束的方向上吸收能量而熔融，从而第一连接件101的上表面和第二连接件301的下表面之间形成连接，第一连接件101被焊接在第二连接件301上。焊接操作可以为一次焊接，形成一个焊接连接点，也可以为多次焊接，形成多个焊接连接点。在一次焊接完成后，移动激光束的位置，重复激光焊接操作，第一连接件101和第二连接件301之间形成多个焊接连接点。焊接连接点的位置均在第一焊接区域103和第二焊接区域303所限定的范围内。焊接操作可以为连续焊接，即以一定速度移动激光束，从而第一连接件101和第二连接件301的焊接连接痕迹呈线型。焊接完成后，涂层202中的其中一部分从第一连接件101的上表面脱落或消失，其中一部分保留在第一连接件101的上表面上。即在靠近激光束照射部位的涂层202在焊接后受到激光能量的影响，从第一连接件101的上表面脱落或消失，离激光束照射部位的涂层202在焊接后依然留在第一连接件101的上表面。
下表1是本申请中的具有涂层的连接组件激光焊接方法裸铜组件之间激光焊接的测试数据。
表1
测试项目 裸铜 含涂层
平均拉拔强度 73.3N 75.5N
CPK 2.04 5.04
如上表所示，本申请中对连接件进行涂层处理后再焊接，与直接将裸铜之间焊接相比，对连接件进行涂层处理后再焊接的连接件之间的拉拔强度更高，也就是焊接更牢固。并且对连接件进行涂层处理后再焊接的连接件CPK指度较高，即制程能力更强，能够稳定地生产出质量、可靠性高的产品。本申请中的激光焊接方案与直接对裸铜连接件进行焊接相比具有明显优势。
本申请的一个实施例中，第一连接件101为性扁平电缆中的铜芯，第二连接件301为汇流条。柔性扁平电缆在电池中用于连接导电的部件，柔性扁平电缆中的铜芯需要焊接在汇流条上，使柔性扁平电缆能够与汇流条电连通。铜芯为为面积较小且厚度较薄的铜片，激光焊接工艺能够适应较小的连接件。当使用激光焊接工艺对铜材料制成的连接件之间进行焊接时，由于裸铜的表面对激光有较高的反射率，容易影响焊接的质量，例如，焊点过深或过浅。为了改善这一问题，其中一种方案是在铜材料的连接件的表面增加镀层，例如镀镍，从而提高焊接质量。在铜材料的连接件表面增加镀层工艺复杂，成本较高。本申请中将通过在第一连接件101表面增加涂层来改善激光焊接产生的问题，工艺简单，成本较低，能够达到实际应用所需的要求。
在本实施例中，第一连接件101和第二连接件301均是裸铜，在焊接完成后，第一连接件101和第二连接件301的连接点处的材料与第一连接件101和第二连接件301的材料相同，没有引入其它材料。也就是说第一连接件101和第二连接件301之间的导电均通过铜材料完成，导电性能较好。而通过在第一连接件101上增加镀层来改善焊接的方案中，第一连接件101镀层与第二连接件102的接触，从而焊接完成后，第一连接件101和第二连接件301的连接点处含有镀层的材料，可能对第一连接件101和第二连接件301之间的导电性能以及焊接的稳定性有一定影响。
图6是本申请中焊接方法的流程图。焊接方法包括以下步骤：
步骤601：在第一连接件101的上表面形成涂层202，从而形成具有涂层的第一连接件201；
步骤602：将具有涂层202的第一连接件的301下表面与第二连接件301的上表面贴合，并且使得涂层202与待焊接位置对齐；
步骤603：将激光束沿着自第一连接件101的涂层202向第二连接件301的方向照射，从而将第一连接件101和第二连接件301焊接在一起。
在步骤603中，可以使激光束一次照射，或分次照射不同位置，从而第一连接件的301与第二连接件301形成一个或多个焊接接点、也可以以一定速度移动激光束，从而第一连接件的301与第二连接件301之间形成连续的线型焊接连接痕迹。
尽管本文中仅对本发明的一些特征进行了图示和描述，但是对本领域技术人员来说可以进行多种改进和变化。因此应该理解，所附的权利要求旨在覆盖所有落入本发明实质精神范围内的上述改进和变化。

Claims (18)

1.一种激光焊接方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a.在第一连接件(101)的上表面形成涂层(202)，从而形成具有涂层的第一连接件(201)，所述涂层(202)与所述第一连接件(101)的上表面相比具有较低的反射率；
b.将所述具有涂层的第一连接件(201)的下表面与第二连接件(301)的上表面贴合，并且使得所述涂层与待焊接位置对齐；
c.将激光束沿着自所述第一连接件(101)的涂层(202)向所述第二连接件(301)的方向照射，从而将第一连接件(101)和第二连接件(301)焊接在一起。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
当所述激光束照射预定时间后，停止照射，移动激光束的位置，使激光束与所述具有涂层的第一连接件(201)的接触点在所述涂层(202)所限定的范围内，激光束再次照射预定时间，从而使第一连接件(101)和第二连接件(301)之间能够形成多个焊接连接点。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
以一定的速度移动激光束，并且使激光束与所述具有涂层的第一连接件(201)的接触点在所述涂层(202)所限定的范围内，从而使第一连接件(101)和第二连接件(301)之间的焊接连接痕迹呈线型。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述涂层(202)由喷墨工艺加工制成。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述涂层(202)由涂布工艺加工制成。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述涂层(202)由印刷工艺加工制成。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述涂层(202)由油墨制成。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第一连接件(101)和第二连接件(301)均由铜材料制成。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述方法应用于电池的导电材料的焊接。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：
所述第一连接件(101)为扁平电缆的铜芯，所述第二连接件(301)为汇流条。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述激光束由激光器产生，所述激光束的激光波长大于或等于1.064μm并且小于或等于10.6μm。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述具有涂层的第一连接件(201)对激光的反射率不大于85％。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述具有涂层的第一连接件(201)对激光的反射率不大于85％。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述涂层(202)由具有吸光性的材料制成。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
在上述步骤c的激光束照射前，所述涂层(202)具有均匀的厚度。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
在上述步骤c的激光束照射前，所述涂层(202)在所述第一连接件(101)的上表面连续延伸设置。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
在上述步骤c的激光束照射前，所述涂层(202)与所述第一连接件(101)的上表面完全贴合设置。
18.如权利要求1-17中任一项所述的方法，其特征在于：
在上述步骤c的激光束照射后，至少部分所述涂层(202)在所述第一连接件(101)的上表面不连续设置。
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