CN112222619A - 一种无氧铜的低频低功率激光焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无氧铜的低频低功率激光焊接方法，属于焊接技术领域，包括清洗、涂层、烘干、焊接再清洗等工艺流程。本发明实现低频低功率激光设备的无氧铜焊接难题，且焊接过程安全可靠，焊接前后对石墨涂层的均匀性涂覆和渗入焊缝的情况进行了很好的控制，焊缝接头平整美观，综合性能良好。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接方法，属于焊接技术领域。
背景技术
无氧铜具有导电性能优良、耐腐蚀性能和加工性能好等优点，被广泛地应用于电器、机械、车辆、船舶工业和民用器具等方面，是现代工业、农业、国防和科学技术不可缺少的金属。长期以来，无氧铜常用的焊接方式有钎焊、气焊、电弧焊、TIG(Tungsten Inert GasWelding，非熔化极惰性气体钨极保护焊)焊接等，这些焊接方式由于热量集中程度不够，往往存在预热温度较高的问题；随着焊接技术的发展，电子束、激光焊等高能热源被用于无氧铜焊接，并取得了一定的效果，其中电子束焊接由于造价昂贵，焊接条件苛刻，推广难度较大，激光焊接则因其能量密度高、热输入量小、热影响区小、非接触、清洁性等优点，广泛应用在金属焊接等领域。
目前，据公开资料显示，利用激光进行无氧铜的焊接主要包括脉冲激光焊接和连续激光焊接。连续激光焊常用近红外波段的连续激光器对无氧铜表面进行直接焊接，一般要求激光器功率在千瓦级以上；脉冲激光焊则需要数千赫兹频率的纳秒激光器持续对无氧铜表面加热进行直接焊接。
这对低频低功率的激光封焊设备提出了难题，一般低频低功率激光封焊设备的功率仅有几百瓦，频率也仅几十赫兹，无法完成无氧铜的直接焊接，通常需要借助材料涂覆增加激光的吸收率，达到熔融焊接无氧铜的目的。目前常用的材料涂覆方法是在无氧铜表面涂覆吸光材料，典型的有石墨涂层，常用方法是通过铅笔在待焊接位置画线将石墨涂覆在待焊接处，但这种石墨涂层的均匀性不好控制，焊缝不均匀，而且石墨还会渗入到焊缝里，影响焊接强度。
发明内容
本发明的目的在于：提供激光焊接在无氧铜焊接中的应用及焊接方法，以解决普通低频低功率激光焊接设备焊接无氧铜，存在的石墨涂层不均匀涂覆和石墨涂层渗入焊缝影响焊接强度的问题。
本发明提出了一种无氧铜的低频低功率激光焊接方法，通过以下技术方案予以实现：
步骤一：清洗，在无氧铜的待焊接处依次使用清洗剂擦拭待焊接处，去除无氧铜表明的污染物；
步骤二：涂层，在无氧铜的待焊接处均匀涂覆吸光层材料时，采用毛刷将吸光层材料均匀的涂覆在所述无氧铜的待焊接处；
步骤三：烘干，无氧铜的待焊接处涂覆吸光层材料后，放置烘箱对所述吸光层材料进行烘干；
步骤四：焊接，低频低功率激光器对焦后对所述无氧铜涂覆所述吸光层材料的位置进行焊接，焊接时间依次为T1、T2、T3；
步骤五：清洗，焊接后轻轻去除残留的所述吸光层材料，完成无氧铜的焊接。
进一步的，吸光层材料包含石墨和水基树脂，待烘干后，形成膜材料，贴附在无氧铜的待焊接处。其中水基树脂优选分散石墨的树脂溶液，主要包含水、粘接剂、稳定悬浮剂。
进一步的，焊接时间第一段为加热时间，吸光层材料与无氧铜材料的升温阶段；第二段为无氧铜熔化阶段，此时吸光层材料高温挥发，无氧铜在持续高温下熔化；第三段为缓慢冷却阶段，随着高温环境的散失，无氧铜熔融状态逐渐冷却凝固，完成焊接。
与现有技术相比，本发明针对现有低频低功率激光焊接设备焊接无氧铜，存在的石墨涂层问题，提出了一种有效控制石墨涂层涂覆的方法，通过将石墨与水基树脂融合，烘干形成石墨膜贴附在无氧铜的待焊接处，避免了铅笔画线涂覆石墨时，石墨粉分布不均匀和渗入焊缝的问题，且焊接过程安全可靠、无污染，焊缝接头平整美观，综合性能良好。
附图说明
图1是用于无氧铜激光焊接方法的流程框图；
图2是低频低功率脉冲激光设备焊接无氧铜的焊接示意图；
其中1是无氧铜；2是吸光层；3是光纤激光束；
图3是本发明低频低功率焊接方法功率时间变化图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明方案，下面将结合实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。本实施例中无氧铜腔体的尺寸为21mm×20mm×4mm，盖板厚0.5mm，激光焊接设备优选功率300W、频率10Hz，封焊满足GJB气密性要求。
在所述无氧铜腔体的焊缝处涂覆吸光层材料之前，依次用正溴丙烷和无水乙醇擦拭待焊接处，去除无氧铜表明的氧化物、有机物、污染物等；
在所述无氧铜腔体的焊缝处涂覆吸光层材料时，采用毛刷将吸光层材料均匀的涂覆在所述无氧铜腔体的待焊接处；
在所述无氧铜腔体的焊缝处涂覆吸光层材料后，放置烘箱对所述吸光层材料进行烘干，激光器对所述焊缝位置进行焊接，焊接后轻轻去除残留的所述吸光层材料，完成无氧铜腔体的焊接。
如图3所示是本发明低频低功率焊接方法功率时间变化图，焊接参数的设置主要是调整激光脉冲功率和脉冲时间。整体要求为，在T1时间段要求一个急速上升的脉冲功率，快速加热吸光层材料和无氧铜，在T2时间段内，吸光层材料高温挥发，无氧铜进入熔化融合阶段，降低脉冲功率防止焊接过程四溅，由于无氧铜焊接后易出现裂纹等缺陷，最后给一个T3时间，进行缓慢冷却，减少焊接裂纹等缺陷的产生。
经试验测试：焊接完成后，按照GJB 548B方法1014.2“密封”要求进行气密性检验。检验标准要求测量漏率高于5×10-3(Pa·cm3)/s为不合格，实测漏率2.3×10-3(Pa·cm3)/s，优于标准要求的测量漏率，满足要求，气密性合格。
以上所述仅为本发明的较佳实例而已，并不用以限制本发明，凡采用等同替换或等效变换、修改形成的方案，均应包含在本发明要求的保护范围内。
Claims (4)
1.一种无氧铜的低频低功率激光焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)清洗，在无氧铜的待焊接处依次使用清洗剂擦拭待焊接处，去除无氧铜表明的污染物；
2)涂层，在无氧铜的待焊接处均匀涂覆吸光层材料时，采用毛刷将吸光层材料均匀的涂覆在所述无氧铜的待焊接处；
3)烘干，无氧铜的待焊接处涂覆吸光层材料后，放置烘箱对所述吸光层材料进行烘干；
4)焊接，低频低功率激光器对焦后对所述无氧铜涂覆所述吸光层材料的位置进行焊接，焊接时间依次为T1、T2、T3；
5)清洗，焊接后轻轻去除残留的所述吸光层材料，完成无氧铜的焊接。
2.根据权利要求1所述的一种无氧铜的低频低功率激光焊接方法，其特征在于：所述吸光层材料包含石墨和水基树脂，待烘干后，形成膜材料，贴附在无氧铜的待焊接处。
3.根据权利要求2所述的一种无氧铜的低频低功率激光焊接方法，其特征在于：所述水基树脂是分散石墨的树脂溶液，主要包含水、粘接剂、稳定悬浮剂。
4.根据权利要求1或者权利要求2所述的一种无氧铜的低频低功率激光焊接方法，其特征在于：焊接时间第一段为加热时间，吸光层材料与无氧铜材料的升温阶段；第二段为无氧铜熔化阶段，此时吸光层材料高温挥发，无氧铜在持续高温下熔化；第三段为缓慢冷却阶段，随着高温环境的散失，无氧铜熔融状态逐渐冷却凝固，完成焊接。
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