CN114749794A - 激光焊接方法、激光加工设备及夹层结构工件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光焊接方法、激光加工设备及夹层结构工件，其中，所述的一种激光焊接方法，用于激光加工设备，所述激光加工设备包括绿光激光加工器，所述激光焊接方法包括以下步骤：S1、获取目标工件参量；S2、根据所述目标工件参量确定焊接路径和所述激光加工器的加工数据；S3、根据所述加工数据，控制绿光激光加工器的激光光束沿所述焊接路径对待相互焊接的第一工件、第二工件进行焊接处理，用于获得加工工件；其中，所述第一工件采用夹层结构。用于解决因工件对脉冲激光吸收导致的焊接过程不稳定、焊接效果不理想的问题。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域，具体涉及一种激光焊接方法、激光加工设备及夹层结构工件。
背景技术
一般地，在电子电器方面，为保证电子器件的导电性和耐腐蚀性，通常会使用铜/钢复合材料代替传统的铜/铜合金复合材料去合成待加工工件，在减少工件厚度的情况下提高工件强度。传统的如掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器等非接触式焊接工艺因更适合焊接单个的点或由单个点形成的线条，加上功耗大，实际焊接效率并不理想；准连续(QCW)激光器等的光纤激光焊接工艺，激光脉冲输出过程中产生的误差极易影响焊接效果；而常用的红外激光加工工艺，因红外激光光束的使用功率较高，且加工工件成品的受热变形量较高，加工质量同样不理想。常见的加工工件的导热金属层，如铜材等对激光反射率高，且铜材表面状态对单个脉冲激光的吸收影响很大，使焊接过程极不稳定，以致于经常出现表面飞溅、焊接工件焊点熔深不一致、焊接强度不稳定等问题。
发明内容
本发明的主要目的之一在于提供一种激光焊接方法，用于解决因工件对脉冲激光吸收导致的焊接过程不稳定、焊接效果不理想的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种激光焊接方法，用于激光加工设备，所述激光加工设备包括绿光激光加工器，所述激光焊接方法包括以下步骤：
S1、获取目标工件参量；
S2、根据所述目标工件参量确定焊接路径和所述激光加工器的加工数据；
S3、根据所述加工数据，控制绿光激光加工器的激光光束沿所述焊接路径对待相互焊接的第一工件、第二工件进行焊接处理，用于获得加工工件；其中，所述第一工件采用夹层结构。
在一实施例中，所述激光加工设备还包括测试系统，所述激光焊接方法还包括以下步骤：
S4、通过测试系统获取所述加工工件的工件数据，并根据所述工件数据确定与所述目标工件参量相匹配的加工工件为目标工件。
在一实施例中，所述测试系统包括显微镜和拉力机，所述S4的步骤具体为：
在显微镜上显示所述加工工件的图像，并确定所述加工工件的焊点信息和背痕信息；
控制拉力机获取所述加工工件的焊接点位拉力值；
在所述加工工件的焊点信息、背痕信息和焊接点位拉力值均满足所述目标工件参量时，确定加工工件为目标工件。
在一实施例中，所述S4具体包括以下步骤：
S411、在所述显微镜显示所述加工工件的图像，以判断所述加工工件是否存在背痕，若否，则执行S412；若是，则执行S415至S416；
S412、在所述显微镜显示所述加工工件的图像，以判断所述加工工件的焊点信息是否满足预设焊点参数，若是，则执行S413；若否，则执行S415至S416；
S413、控制所述拉力机获取所述加工工件的焊接点位拉力值，以判断所述焊接点位拉力值是否达到预设拉力值，若是，则执行S414；若否，则执行S415至S416；
S414、确定达到所述预设拉力值的加工工件为目标工件；
S415、获取加工误差数据；
S416、根据所述加工误差数据确定修复后的所述焊接路径及加工数据，执行S3。
在一实施例中，所述加工数据包括激光波长、激光功率、焊接速度，所述激光光束的激光波长为500nm至560nm，所述激光功率为30W至55W，所述焊接速度为10nm/s至20nm/s。
在一实施例中，所述目标工件参量包括预设背痕条件、预设焊点参数、预设拉力值，其中，所述预设焊点参数包括预设焊点径宽、预设焊接路径数据、预设焊点熔深参数中的一项或多项；所述工件数据包括背痕信息、焊点信息、焊接点位拉力值，其中，所述焊点信息包括焊点径宽、焊接路径数据、焊点熔深数据中的一项或多项。
在一实施例中，所述焊接路径有一个或多个，所述焊接路径采用螺旋焊接路径、井字焊接路径、环形焊接路径中的一种。
在一实施例中，所述预设拉力值为35N至45N时，所述预设焊点径宽为0.5±0.05mm，所述焊接路径采用螺旋焊接路径，所述预设焊接路径数据包括预设焊接路径内半径、预设焊接路径外半径，所述预设焊接路径内半径为0.01±0.01mm，所述预设焊接路径外半径为0.2±0.05mm。
本发明的主要目的之二在于提供一种激光加工设备，用于解决因工件对脉冲激光吸收导致的焊接过程不稳定、焊接效果不理想的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种激光加工设备，所述激光加工设备包括绿光激光加工器，所述绿光激光加工器用于实施如本发明目的之一所述的激光焊接方法。
本发明的主要目的之三在于提供一种夹层结构工件，用于解决因工件对脉冲激光吸收导致的焊接过程不稳定、焊接效果不理想的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种夹层结构工件，所述夹层结构工件包括依次叠置的第一不锈钢片、铜片、第二不锈钢片，所述夹层结构工件通过冷轧压合，以形成如本发明目的之一所述的第一工件。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
1、采用激光加工设备进行激光焊接，因铜材等导热金属层，其表面对激光反射率高，采用绿光激光加工器，可实现有效焊接，减少激光加工设备的使用功率，且有效优化加工工件的受热变形量，避免因焊接过程不稳定影响铜材表面状态，出现加工工件表面飞溅、焊点熔深不一致、焊接强度不稳定等情况，影响加工良品率；
2、采用绿光激光加工器，相比掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器等非接触式焊接工艺，可使用焊接范围更广，有效降低功耗、提高焊接效率；相比准连续(QCW)激光器等的光纤激光焊接工艺，可有效避免因输出过程中产生的误差影响焊接效果，绿光激光加工器可应用范围广，可有效优化电子器件生产工艺；相比红外激光加工工艺，因铜材对绿光的吸收率远高于红外光，采用绿光激光加工器，绿光激光的高峰值功率及持续输出可有效降低铜材对激光的反射作用，使焊接过程更加稳定可靠，因工件对绿光的吸收率高于红光，绿光激光加工器加工同样厚度的工件的功率、产品受热变形量小于红外激光加工器，焊接效果及稳定性更佳，有效优化熔深一致性以及加工工件拉拔力；
3、根据目标工件参量确定待相互焊接的第一工件和第二工件的焊接路径及加工数据，可有效降低加工误差；
4、第一工件采用夹层结构，用以减少工件厚度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明的激光焊接方法的一实施例的流程图；
图2为本发明的步骤S4的实施示例之一的具体流程图；
图3为本发明的步骤S4的实施示例之二的具体流程图；
图4为本发明的步骤S4的实施示例之三的具体流程图；
图5为本发明的螺旋焊接路径的一实施例的示意图；
图6为本发明的加工工件的一实施例的剖面图；
图中：100、第一工件；110、夹层结构工件；1101、第一不锈钢片；1102、铜片；1103、第二不锈钢片；200、第二工件；300、焊接熔池。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
若在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。若在本发明中涉及“A和/或B”的描述，则表示包含方案A或方案B，或者包含方案A和方案B。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供了一种激光焊接方法，用于激光加工设备，所述激光加工设备包括绿光激光加工器，参照图1至4，所述激光焊接方法包括以下步骤：
S1、获取目标工件参量；
S2、根据所述目标工件参量确定焊接路径和所述激光加工器的加工数据；
S3、根据所述加工数据，控制绿光激光加工器的激光光束沿所述焊接路径对待相互焊接的第一工件、第二工件进行焊接处理，用于获得加工工件；其中，所述第一工件采用夹层结构。
采用激光加工设备进行激光焊接，因作为工件导热金属层的铜材，其表面对激光反射率高，采用绿光激光加工器，可实现有效焊接，减少激光加工设备的使用功率，且有效优化加工工件的受热变形量，避免因焊接过程不稳定影响铜材表面状态，出现加工工件表面飞溅、焊点熔深不一致、焊接强度不稳定等情况，影响加工良品率。
采用绿光激光加工器，相比掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器等非接触式焊接工艺，绿光激光加工器可焊接范围更广，且能有效降低功耗，并提高焊接效率；相比准连续(QCW)激光器等的光纤激光焊接工艺，绿光激光加工器可有效避免因输出过程中产生的误差影响焊接效果，扩大应用范围，有效优化电子器件生产工艺；相比红外激光加工工艺，因铜材对绿光的吸收率远高于红外光，采用绿光激光加工器，绿光激光的高峰值功率及持续输出可有效降低铜材对激光的反射作用，使焊接过程更加稳定可靠，因工件对绿光的吸收率高于红光，采用绿光激光加工器加工同样厚度的工件，功率及产品受热变形量远小于红外激光加工器，焊接效果及稳定性更佳，有效优化焊点熔深一致性以及加工工件拉拔力。
根据目标工件参量确定待相互焊接的第一工件和第二工件的焊接路径及加工数据，以降低加工误差。
所述第一工件采用夹层结构，采用夹层结构，可减少工件厚度。
进一步地，为优化电子器件的导电性和耐腐蚀性，所述第一工件可采用铜/钢复合材料代替传统的铜/铜合金复合材料，用以在减少第一工件厚度的情况下优化第一工件强度。
可选地，此处的绿光激光加工器可采用纳秒激光焊接器，纳秒激光焊接器可适用于薄板件，焊接稳定，因纳秒是由多个微小的点集成，每个微小的点的能量低，在焊接过程中几乎不会出现飞溅情况，焊接熔池深度均匀、熔深较深、焊接点位拉力值较大，相对其他焊接设备，采用纳秒激光焊接器的功率较小，在采用螺旋焊接路径等焊接路径实现焊接处理时，可根据实际加工要求调整螺旋线螺距、焊点径宽。
可以理解的，此处的第一工件采用夹层结构，在实际加工过程中，不排除将所述第一工件设置成三明治堆叠结构。另外，在实现如上所述的激光焊接方法之前，可以对所述第一工件、第二工件进行预处理。其中，所述第一工件采用夹层结构，作为本申请的一示例，所述第一工件包括依次叠置的第一金属层、导热层、第二金属层，其中，所述第一金属层、第二金属层采用可焊接材料制成，所述导热层的材质采用铜。进一步地，所述第一金属层、第二金属层的材质可采用不锈钢或钛合金，为实现优化电子器件的导电性和耐腐蚀性、延长工件使用寿命，可选地，所述第一金属层、第二金属层可采用相同或不相同的材质制成。更进一步地，所述第一金属层、第二金属层均采用不锈钢片，所述导热层采用铜片。
对第一工件、第二工件进行预处理，具体包括以下步骤：
①制作第一工件：将所述第一金属层、导热层、第二金属层进行依次叠置，通过冷轧使所述第一金属层、导热层、第二金属层压合成一体结构，以形成所述第一工件。
②对第一工件、第二工件进行对位处理。具体地，可以将所述第一工件、第二工件放置在定位平台上，对第一、第二工件进行定位处理，避免因没有定位，影响焊接效果。当然，不排除在实际加工过程中，另外设置校正机构，对所述第一工件、第二工件进行位置校正，以进一步优化加工效果。
需要说明的是，根据实际加工要求，可以先将所述第一工件、第二工件传送至焊接位，在焊接位将第一工件、第二工件进行对位，再由所述绿光激光加工器对第一工件、第二工件进行焊接处理；也可以是，在完成对第一工件、第二工件的对位处理后，将完成对位处理后的第一工件、第二工件传送至焊接位，由所述绿光激光加工器对第一工件、第二工件进行焊接处理。当然，在完成焊接处理后，获得的加工工件会被传送至焊接位外。
可选地，于本申请中，所述第一工件的所述第一金属层、第二金属层均采用不锈钢片，所述导热层采用铜片，所述第二工件采用不锈钢材料制成，以第一工件在上、第二工件在下，通过所述激光焊接方法，对第一工件、第二工件进行焊接处理，使第一工件的任一不锈钢片与第二工件的不锈钢焊接。
具体地，参照图6，控制绿光激光加工器的激光光束沿所述焊接路径，以第一工件100在上、第二工件200在下，通过激光光束在第一工件的第一不锈钢片焊接出焊接熔池，焊接熔池300从第一工件的第一不锈钢片深入至第二工件内，使第一工件的第二不锈钢片与第二工件的相互接触的表面紧密接合，以完成对第一工件、第二工件的焊接处理。
为从获取的加工工件中筛选出与目标工件参量相匹配的目标工件，在一实施例中，所述激光加工设备还包括测试系统，所述激光焊接方法还包括以下步骤：
S4、通过测试系统获取所述加工工件的工件数据，并根据所述工件数据确定与所述目标工件参量相匹配的加工工件为目标工件。
根据测试系统获取的工件数据确定与目标工件参量相匹配的加工工件为目标工件，通过步骤S4对获得的加工工件进行测试，用以对加工工件进行质检，从获得的加工工件中筛选出与目标数据相匹配的目标工件。需要说明的是，本申请文件所示的步骤S4，除了对通过步骤S1至步骤S3获得的加工工件进行筛选以获得与目标工件参量相匹配的目标工件外，在一定程度上，还能够对所述步骤S2确定的待相互焊接的第一工件和第二工件的焊接路径及加工数据进行校验，便于下一次加工。
在一实施例中，所述测试系统包括显微镜和拉力机，所述S4的步骤具体为：
在显微镜上显示所述加工工件的图像，并确定所述加工工件的焊点信息和背痕信息；
控制拉力机获取所述加工工件的焊接点位拉力值；
在所述加工工件的焊点信息、背痕信息和焊接点位拉力值均满足所述目标工件参量时，确定加工工件为目标工件。
可选地，此处的显微镜可采用VHX-5000金相显微镜，本申请文件通过显微镜显示所述加工工件的图像，需要说明的是，所述图像包括但不限于所述加工工件的顶面、背面、其他侧面或任一剖面的图像，以加工工件带有焊接点的一侧面(即焊接面)作为顶面，以背离焊接面的一侧面作为背面，通过显微镜可直观地显示出加工工件的顶面的焊点径宽、焊接路径，背面的背痕情况以及焊接点剖面的焊点熔深情况等。
另外，需要说明的是，本申请通过显微镜显示所述加工工件顶面的焊点及背面的背痕，以不出现背痕作为筛选目标工件的基础，即，本申请文件的目标工件参量包括预设焊点参数、预设背痕条件，具体可设置该预设背痕条件为无出现背痕，在执行步骤S4时，以有无出现背痕作为加工工件的背痕信息，用于筛选出无背痕的加工工件。在不对本申请造成限制的情况下，通过显微镜显示加工工件顶面图像、背面图像的顺序可以相互调转，也即是，在实际加工过程中，可先通过所述显微镜显示所述加工工件背面的背痕，筛选出无背痕的加工工件后，再通过显微镜显示加工工件顶面，获取加工工件的焊点信息，以筛选出满足预设焊点参数的加工工件；当然，也可以是，先通过显微镜显示所述加工工件顶面，获取加工工件的焊点信息，在筛选出满足预设焊点参数的加工工件后，再通过显微镜显示加工工件背面，以进一步筛选出无背痕的加工工件。
进一步地，所述目标工件参量包括预设背痕条件、预设焊点参数、预设拉力值，其中，所述预设焊点参数包括预设焊点径宽、预设焊接路径数据、预设焊点熔深参数中的一项或多项；所述工件数据包括但不限于通过显微镜显示的图像得到的背痕信息、焊点信息以及通过拉力机得到的焊接点位拉力值，其中，所述焊点信息包括焊点径宽、焊接路径数据、焊点熔深数据中的一项或多项。
作为本申请所示示例之一的激光焊接方法，可通过显微镜显示的加工工件图像，确定加工工件的焊点信息和背痕信息，判断该加工工件是否为目标工件。
可选地，在上述显微镜显示的图像的基础上，通过拉力机获取完成焊接处理后的加工工件的焊接点位拉力值，将获取的焊接点位拉力值对照预设拉力值，用以判断所述加工工件是否为目标工件。可选地，此处的焊接点位拉力值可以是多个焊接点位拉力值的平均值或中位数，通过步骤S1至S3获得的加工工件有一至多个，每一加工工件可以有一个或多个焊接点位，所述焊接点位拉力值同样可以是多个加工工件的焊接点位拉力值的平均值，同样地，所述预设拉力值可以是预设拉力值平均值或中位数、也可以是焊接点位拉力值等的取值范围。
需要说明的是，在实际操作过程中，不排除先通过拉力计获取加工工件的焊接点位拉力值后再通过显微镜显示加工工件的图像。
进一步地，通过所述激光焊接方法的步骤S1至步骤S3获得的加工工件有多个，所述测试系统还包括金相设备，通过金相设备对获得的多个加工工件中的一个或多个进行切割处理，所述步骤S4还包括以下步骤：
控制所述金相设备对所述加工工件进行切割处理；
在所述显微镜上显示完成切割处理的加工工件的剖面图像，以确定所述加工工件的焊点熔深数据。
需要说明的是，因通过金相设备完成切割处理后的加工工件无法继续使用，在实际生产过程中，完成焊接处理后，只对多个加工工件中的一个或多个进行切割处理。当然，若将本申请文件所示的激光焊接方法用于生产过程中的加工测试，则可对由步骤S1至S3获得的全部的或部分的加工工件进行切割处理。所述加工工件中部具有焊接熔池，通过测量焊接熔池，获得一个至多个熔深数据。可选地，本申请文件所示的焊点熔深数据可以是多个熔深数据的熔深中位数、熔深平均值，也可以是最大熔深与最小熔深的差值。进一步地，所述预设焊点熔深参数可以是预设熔深中位数、预设熔深平均值，当然，也可以是预设最大熔深与预设最小熔深的差值，同样地，不排除将所述预设熔深参数设置成上述的熔深中位数、熔深平均值、最大熔深与最小熔深的差值等的取值范围。
可选地，本申请文件的步骤S4可采用以下实施方案：
作为本申请的实施示例之一，通过显微镜显示所述加工工件的图像，所述图像包括所述加工工件的顶面及背面的图像，通过所述显微镜直观地显示所述加工工件的顶面的焊点径宽、焊接路径以及背面的背痕情况。
在上述显微镜显示的图像的基础上，通过拉力机获取完成焊接处理后的加工工件的焊接点位拉力值，用以根据获取的焊接点位拉力值判断所述加工工件是否为目标工件。
在此示例的基础上，所述S4具体包括以下步骤：
S411、在所述显微镜显示所述加工工件的图像，以判断所述加工工件是否存在背痕，若否，则执行S412；若是，则执行S415至S416；
S412、在所述显微镜显示所述加工工件的图像，以判断所述加工工件的焊点信息是否满足预设焊点参数，若是，则执行S413；若否，则执行S415至S416；
S413、控制所述拉力机获取所述加工工件的焊接点位拉力值，以判断所述焊接点位拉力值是否达到预设拉力值，若是，则执行S414；若否，则执行S415至S416；
S414、确定达到所述预设拉力值的加工工件为目标工件；
S415、获取加工误差数据；
S416、根据所述加工误差数据确定修复后的所述焊接路径及加工数据，执行S3。
可以理解的是，通过所述激光焊接方法的步骤S1至步骤S3获得的加工工件有多个，因获得该多个加工工件的加工流程一致，在实际实施过程中，不排除采用抽样测试，即可控制所述拉力机获取全部或部分加工工件的焊接点位拉力值。可选地，控制拉力机逐一获取全部加工工件的焊接点位拉力值，确定焊接点位拉力值达到预设拉力值的加工工件为目标工件；当然，也可以是，控制拉力机获取部分加工工件的焊接点位拉力值，在获得的焊接点位拉力值的平均值达到预设拉力值时，确定通过该焊接路径及加工数据获取的加工工件为目标工件。
需要说明的是，本申请所示的激光焊接方法，用于激光加工设备，所述激光加工设备包括绿光激光加工器，所述绿光激光加工器在执行如本申请所示的激光焊接方法之前，需要进行调试。本申请的步骤S415所述的“加工误差”，指的是在对所述第一工件、第二工件进行焊接处理的过程中无可避免地会因为设备本身以及焊接操作等出现的误差。该“加工误差数值”，指完成了焊接处理后获得的加工工件的工件数据与目标工件参量之间存在的差值，根据该加工误差数值，通过修复、优化或调试所述焊接路径及绿光激光加工器的加工数据，以调整工件数据。例如：通过调试焊接路径以调整焊点路径数据中的焊接路径外半径，并根据该焊接路径及加工数据焊接得到新的加工工件，使新的加工工件的工件数据与所述目标工件参量相匹配，若不匹配，则重复上述步骤，直到修复后获得的工件数据与目标工件参量相匹配，用以加工出目标工件。
另外，在不对本申请造成限制的情况下，通过显微镜显示加工工件顶面图像、背面图像的顺序可以相互调转，也即是，步骤S411与步骤S412，通过显微镜观察背痕与焊点信息的顺序以及对应的判断过程可相互调转。
作为本申请的实施示例之二，通过显微镜显示所述加工工件的图像，所述图像包括所述加工工件的顶面、背面、任一剖面的图像，通过所述显微镜直观地显示所述加工工件的顶面的焊点径宽和焊接路径、背面的背痕情况以及焊接点剖面的焊点熔深情况等。
通过拉力机获取完成焊接处理后的加工工件的焊接点位拉力值，用以根据获取的焊接点位拉力值判断所述加工工件是否为目标工件。
通过所述激光焊接方法的步骤S1至S3获得的加工工件有多个，在上述显微镜显示的图像的基础上，控制金相设备对获得的多个加工工件中的一个或多个进行切割处理，通过显微镜显示完成切割处理的加工工件的剖面图像，以确定所述加工工件的焊点熔深数据，用以根据获取的焊点熔深数据判断所述加工工件是否为目标工件。
在此示例的基础上，所述S4具体包括以下步骤：
S421、在所述显微镜显示所述加工工件的背面的图像，以判断所述加工工件是否存在背痕，若否，则执行S422；若是，则执行S425至S426；
S422、在所述显微镜显示所述加工工件的顶面的图像，以判断所述加工工件的焊点信息是否满足预设焊点参数，若是，则执行S423；若否，则执行S425至S426；
S423、控制所述金相设备对所述加工工件全部地或部分地进行切割处理；
S424、在所述显微镜上显示完成切割处理的加工工件的剖面图像，以确定所述加工工件的焊点熔深数据，并判断所述加工工件的焊点熔深数据是否满足预设焊点熔深参数，若否，则执行S425至S426；
S425、获取加工误差数据；
S426、根据所述加工误差数据确定修复后的所述焊接路径及加工数据，执行S3。
需要说明的是，上述步骤S424，若所述加工工件的焊点熔深数据满足预设焊点熔深参数，则确定加工工件与目标工件参量相匹配，且在执行步骤S424后剩余的加工工件数量少于目标工件数量，可直接执行所述步骤S3。另外，在完成步骤S3之后执行步骤S4，因本申请所示的激光焊接方法，获取上述的加工工件的加工流程一致，可选地，在确定所述的焊点熔深数据均满足预设焊点熔深参数时，在排除了设备及加工误差的情况下，可无须进行切割处理，即无须再进行步骤S423至S426。当然，若将本申请文件所示的激光焊接方法用于生产过程中的加工测试，则可对由步骤S1至S3获得的全部的或部分的加工工件进行切割处理，且在确定加工工件焊点熔深数据满足预设焊点熔深参数后无须再执行步骤S3。
另外，在不对本申请造成限制的情况下，通过显微镜显示加工工件顶面图像、背面图像的顺序可以相互调转，也即是，步骤S421与步骤S422，通过显微镜观察加工工件的背痕与焊点信息的顺序以及对应的判断过程可相互调转。步骤S425所述的“加工误差”、“加工误差数值”如上所示，在此不再赘述。
作为本申请的实施示例之三，通过显微镜显示所述加工工件的图像，所述图像包括所述加工工件的顶面、背面、任一剖面的图像，通过所述显微镜直观地显示所述加工工件的顶面的焊点径宽和焊接路径、背面的背痕情况以及焊接点剖面的焊点熔深情况等。
通过拉力机获取完成焊接处理后的加工工件的焊接点位拉力值，用以根据获取的焊接点位拉力值判断所述加工工件是否为目标工件。
通过所述激光焊接方法的步骤S1至S3获得的加工工件有多个，在上述基础上，控制金相设备对获得的多个加工工件中的一个或多个进行切割处理，通过显微镜显示完成切割处理的加工工件的剖面图像，以确定所述加工工件的焊点熔深数据，用以根据获取的焊点熔深数据判断所述加工工件是否为目标工件。
在此示例的基础上，所述S4具体包括以下步骤：
S431、在所述显微镜显示所述加工工件的背面的图像，以判断所述加工工件是否存在背痕，若否，则执行S432；若是，则执行S437至S438；
S432、在所述显微镜显示所述加工工件的顶面的图像，以判断所述加工工件的焊点信息是否满足预设焊点参数，若是，则执行S433；若否，则执行S437至S438；
S433、控制所述拉力机获取所述加工工件的焊接点位拉力值，以判断所述焊接点位拉力值是否达到预设拉力值，若是，则执行S436；若否，则执行S437至S438；
S434、获取S432中满足预设焊点参数的一个或多个加工工件，控制金相设备对所述的一个或多个进行切割处理，执行S435；
S435、在所述显微镜上显示完成切割处理的一个或多个加工工件的剖面图像，以确定所述一个或多个加工工件的焊点熔深数据，并判断所述一个或多个加工工件的焊点熔深数据是否满足预设焊点熔深参数，若是，则执行S436；若否，则执行S437至S438；
S436、确定所述加工工件为目标工件；
S437、获取加工误差数据；
S438、根据所述加工误差数据确定修复后的所述焊接路径及加工数据，执行S3。
另外，在不对本申请造成限制的情况下，通过显微镜显示加工工件顶面图像、背面图像的顺序可以相互调转，也即是，步骤S431与步骤S432，通过显微镜观察加工工件的背痕与焊点信息的顺序以及对应的判断过程可相互调转。步骤S437所述的“加工误差”、“加工误差数值”如上所示，在此不再赘述。
在一实施例中，所述加工数据包括激光波长、激光功率、焊接速度，所述激光光束的激光波长为500nm至560nm，所述激光功率为30W至55W，所述焊接速度为10nm/s至20nm/s。
更进一步地，为进一步优化焊接效果，设置所述激光光束的激光波长为530nm至535nm。
通过优化所述绿光激光加工器的加工数据，以确保在没有背痕的情况下，降低激光功率，避免功耗，并进一步确保所述加工工件的焊接熔池深度均匀、焊接点位拉力值达到预设拉力值。
在一实施例中，为优化焊接效果，设置所述目标工件参量包括预设背痕条件、预设焊点参数、预设拉力值，其中，所述预设焊点参数包括预设焊点径宽、预设焊接路径数据、预设焊点熔深参数中的一项或多项；所述工件数据包括背痕信息、焊点信息、焊接点位拉力值，其中，所述焊点信息包括焊点径宽、焊接路径数据、焊点熔深数据中的一项或多项。
在一实施例中，所述焊接路径有一个或多个，所述焊接路径采用螺旋焊接路径、井字焊接路径、环形焊接路径中的一种。
进一步地，所述焊接路径有一个或多个，在焊接路径有多个时，多个焊接路径可以相互间隔设置，该多个焊接路径可以相同或不相同。所述焊接路径包括但不限于螺旋焊接路径、井字焊接路径、环形焊接路径及其他焊接路径轮廓，所述环形焊接路径可以是圆、椭圆或外旋轮廓呈环状的螺旋线，当然，该环形焊接路径也可以是由横线、竖线相互接连而成的呈链环状的多边焊接路径。在实际加工过程中所述焊接路径可以采用螺旋焊接路径、井字焊接路径、环形焊接路径等焊接路径中的至少一种。更进一步地，设置所述绿光激光加工器的激光光束沿焊接路径对第一工件、第二工件进行焊接处理，该焊接路径可以采用螺旋焊接路径、井字焊接路径、环形焊接路径中的一种，使激光光束的焊接区域呈环状，可有效减少焊接熔池出现的气体孔隙，减少焊接误差、优化焊接质量。
在一实施例中，所述预设拉力值为35N至45N时，所述预设焊点径宽为0.5±0.05mm，所述焊接路径采用螺旋焊接路径，所述预设焊接路径数据包括预设焊接路径内半径、预设焊接路径外半径，所述预设焊接路径内半径为0.01±0.01mm，所述预设焊接路径外半径为0.2±0.05mm。使中心焊接充分，避免焊点外侧出现裂纹。
进一步地，本申请所示的激光焊接方法，所述焊接路径采用螺旋焊接路径，参照图5，激光光路的行进路径可以是由内向外旋出，以向外扩展的形式沿螺旋线行进；也可以是由外向内旋进，以向内收缩的形式沿螺旋线行进。
本申请所示的目标工件可以是应用于手机等移动设备的摄像头支架板，为确保电子器件的导电性和耐腐蚀性，采用铜/钢复合材料代替传统的铜/铜合金复合材料去合成工件，用以在减少工件厚度的情况下提高工件强度。作为本申请的一示例，所述第一工件采用钢铜钢混合复合材料，所述第二工件采用不锈钢材料，通过将第一工件焊接至第二工件上以获得目标工件。应用于摄像头支架板，作为本申请的一示例，所述第一工件厚度为0.2±0.05mm，所述第二工件厚度为0.2±0.05mm，进一步地，所述第一工件包括依次叠置的第一不锈钢片、铜片、第二不锈钢片，其中，所述铜片厚度0.1±0.05mm，叠置状态下，所述第一不锈钢片、第二不锈钢片的厚度总计为0.1±0.05mm，以使所述第一工件整体厚度为0.2±0.05mm。
本申请所示的激光焊接方法，用于激光加工设备，根据实际获取的目标工件参量，通过焊接处理获得加工工件。
本申请还提供了一种激光加工设备，所述激光加工设备包括绿光激光加工器，所述绿光激光加工器用于实施如本申请上述实施例的所示的激光焊接方法。
所述绿光激光加工器的激光光束的激光波长为500nm至560nm，所述激光功率为30W至55W，所述焊接速度为10nm/s至20nm/s。
另外，所述绿光激光加工器还包括场镜，采用场镜作为聚焦光学组件，所述场镜的焦距F为120mm、140mm、160mm、163mm、170mm、180mm中的一种。更进一步地，根据实际加工要求，在加工精密部件时，可选地，场镜焦距F为150mm至170mm，以确保激光光束光点一致，避免焊接效果随环境温度变化过大、导致焊接效果不一致，使焊接效果更稳定。
本申请还提供了一种夹层结构工件110，所述夹层结构工件110包括依次叠置的第一不锈钢片1101、铜片1102、第二不锈钢片1103，所述夹层结构工件通过冷轧压合成三明治结构，以形成如本申请上述实施示例所示的第一工件。
第一工件100采用冷轧压合成一体结构，简化及优化加工工序，避免采用电焊等加工流程给工件造成额外的重量以及制造过程中出现的变形或焊缝等影响加工工件的加工质量，有效提高生产效率。
所述第一工件的具体实施方式如上所述，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种激光焊接方法，用于激光加工设备，其特征在于，所述激光加工设备包括绿光激光加工器，所述激光焊接方法包括以下步骤：
S1、获取目标工件参量；
S2、根据所述目标工件参量确定焊接路径和所述激光加工器的加工数据；
S3、根据所述加工数据，控制绿光激光加工器的激光光束沿所述焊接路径对待相互焊接的第一工件、第二工件进行焊接处理，用于获得加工工件；其中，所述第一工件采用夹层结构。
2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述激光加工设备还包括测试系统，所述激光焊接方法还包括以下步骤：
S4、通过测试系统获取所述加工工件的工件数据，并根据所述工件数据确定与所述目标工件参量相匹配的加工工件为目标工件。
3.根据权利要求2所述的激光焊接方法，其特征在于，所述测试系统包括显微镜和拉力机，所述S4的步骤具体为：
在显微镜上显示所述加工工件的图像，并确定所述加工工件的焊点信息和背痕信息；
控制拉力机获取所述加工工件的焊接点位拉力值；
在所述加工工件的焊点信息、背痕信息和焊接点位拉力值均满足所述目标工件参量时，确定加工工件为目标工件。
4.根据权利要求3所述的激光焊接方法，其特征在于，所述S4具体包括以下步骤：
S411、在所述显微镜显示所述加工工件的图像，以判断所述加工工件是否存在背痕，若否，则执行S412；若是，则执行S415至S416；
S412、在所述显微镜显示所述加工工件的图像，以判断所述加工工件的焊点信息是否满足预设焊点参数，若是，则执行S413；若否，则执行S415至S416；
S413、控制所述拉力机获取所述加工工件的焊接点位拉力值，以判断所述焊接点位拉力值是否达到预设拉力值，若是，则执行S414；若否，则执行S415至S416；
S414、确定达到所述预设拉力值的加工工件为目标工件；
S415、获取加工误差数据；
S416、根据所述加工误差数据确定修复后的所述焊接路径及加工数据，执行S3。
5.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述加工数据包括激光波长、激光功率、焊接速度，所述激光光束的激光波长为500nm至560nm，所述激光功率为30W至55W，所述焊接速度为10nm/s至20nm/s。
6.根据权利要求2所述的激光焊接方法，其特征在于，所述目标工件参量包括预设背痕条件、预设焊点参数、预设拉力值，其中，所述预设焊点参数包括预设焊点径宽、预设焊接路径数据、预设焊点熔深参数中的一项或多项；所述工件数据包括背痕信息、焊点信息、焊接点位拉力值，其中，所述焊点信息包括焊点径宽、焊接路径数据、焊点熔深数据中的一项或多项。
7.根据权利要求6所述的激光焊接方法，其特征在于，所述焊接路径有一个或多个，所述焊接路径采用螺旋焊接路径、井字焊接路径、环形焊接路径中的一种。
8.根据权利要求7所述的激光焊接方法，其特征在于，所述预设拉力值为35N至45N时，所述预设焊点径宽为0.5±0.05mm，所述焊接路径采用螺旋焊接路径，所述预设焊接路径数据包括预设焊接路径内半径、预设焊接路径外半径，所述预设焊接路径内半径为0.01±0.01mm，所述预设焊接路径外半径为0.2±0.05mm。
9.一种激光加工设备，其特征在于，所述激光加工设备包括绿光激光加工器，所述绿光激光加工器用于实施如权利要求1-8中任意一项所述的激光焊接方法。
10.一种夹层结构工件，其特征在于，所述夹层结构工件包括依次叠置的第一不锈钢片、铜片、第二不锈钢片，所述夹层结构工件通过冷轧压合，以形成如权利要求1所述的第一工件。
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