CN115138968A - 一种激光焊接方法及构件 - Google Patents

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陈强
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周学慧
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Abstract

本发明公开了一种激光焊接方法及构件，属于焊接技术领域。该激光焊接方法包括将第一待焊接金属件放置于第二待焊接金属件上并紧密贴合；利用蓝光激光器发出的激光束对所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件进行焊接，以将所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件焊接至一起，其中，所述蓝光激光器的焊接功率为400W。本发明旨在解决激光焊接过程中产生大量飞溅物的问题。

Description

一种激光焊接方法及构件
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种激光焊接方法及构件。
背景技术
传统不锈钢焊接一般采用1070nm波长QCW激光器或者1064nm波长YAG激光器，激光器发射的高强度激光束辐射至金属表面，金属会吸收部分激光，吸收的激光转化为热能而使两种金属的结合面部分熔化后冷却结晶，从而将两种金属焊接在一起。但是在高功率密度激光束的作用下，金属材料受热后对激光的吸收率急剧升高，导致焊接过程中出现不稳定因素，例如出现大量飞溅物。
发明内容
本发明旨在解决激光焊接中产生大量飞溅物的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种激光焊接方法，所述激光焊接方法包括：
将第一待焊接金属件放置于第二待焊接金属件上并紧密贴合；
利用蓝光激光器发出的激光束对所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件进行焊接，以将所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件焊接至一起，其中，所述蓝光激光器的焊接功率为400W。
可选的，所述利用蓝光激光器发出的激光束对所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件进行焊接，以将所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件焊接至一起，包括：
利用蓝光激光器发出的激光束对所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件进行至少两次点焊，以将所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件焊接至一起。
可选的，所述激光束的离焦量为0，进行一次所述点焊的时间为6ms。
可选的，所述激光束在所述第一待焊接金属件的表面形成焊接光斑，所述焊接光斑的直径为600um。
可选的，所述第一待焊接金属件为0.2mm厚度的不锈钢螺柱，所述第二待焊接金属件为0.5mm厚度的不锈钢支架。
可选的，所述蓝光激光器的激光束波长为450nm。
可选的，在焊接过程中，向焊接处吹入气量为5L/min的氮气。
可选的，所述将第一待焊接金属件放置于第二待焊接金属件上并紧密贴合的步骤之前，所述方法还包括：
清洗所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件，使所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件的表面均无杂质。
可选的，所述清洗所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件，使所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件的表面均无杂质的步骤，包括：
使用酒精清洗所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件，使所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件的表面均无杂质。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种构件，包括层叠布置的第一待焊接金属件与第二待焊接金属件，所述第一待焊接金属件与第二待焊接金属件采用如上所述的激光焊接方法焊接。
本发明实施例提出一种激光焊接方法，该方法通过将第一待焊接金属件放置于第二待焊接金属件上并紧密贴合，利用蓝光激光器发出的激光束对所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件进行焊接，以将所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件焊接至一起，蓝光激光器的焊接功率为400W。由于蓝光激光器的激光对波长反射较高的材料反射的激光的吸收率较高，在焊接时，相对于常用的红外激光器，蓝光激光器可以很大程度降低激光输出能量，并且蓝光焊接的工艺窗口比红外焊接的工艺窗口宽，更方便调节参数，由此，本实施例通过控制低功率的蓝光激光器对待焊接金属件进行焊接，从而解决了激光焊接中产生大量飞溅物的问题。
附图说明
图1为本发明激光焊接方法第一实施例的流程示意图；
图2为本发明激光焊接方法第二实施例的流程示意图；
图3为本发明激光焊接方法焊接示例图。
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
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例只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的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，
在本发明中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。
在本发明中，若有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“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。
对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，各个实施例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。
由于传统金属焊接一般采用红外激光器，红外激光器焊接时功率较大，但是在高功率密度激光束的作用下，材料受热后对激光的吸收率急剧升高，导致焊接过程中会出现大量飞溅物。
本发明提供一种解决方案，通过将第一待焊接金属件放置于第二待焊接金属件上并紧密贴合，利用蓝光激光器发出的激光束对所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件进行焊接，以将所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件焊接至一起，焊接时，蓝光激光器的焊接功率为400W。由于蓝光激光器的激光能大量吸收波长反射较高的材料反射的激光，在焊接时，相对于常用的红外激光器，蓝光激光器可以很大程度降低激光输出能量，并且蓝光焊接的工艺窗口比红外焊接的工艺窗口宽，更方便调节参数，由此，本实施例通过控制低功率蓝光激光器的参数对焊接效果进行调整，与高功率的红外激光器达到同样焊接效果的基础上，还可以实现无飞溅焊接。
本申请实施例以下，将对本申请技术实现中应用到的激光焊接方法进行说明：
参照图1，图1示出了本发明激光焊接方法第一实施例的流程示意图。
所述激光焊接方法包括：
步骤S100、将第一待焊接金属件放置于第二待焊接金属件上并紧密贴合；
步骤S200、利用蓝光激光器发出的激光束对所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件进行焊接，以将所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件焊接至一起，其中，所述蓝光激光器的焊接功率为400W。
焊接前，将第一待焊接金属件放置于第二待焊接金属件上并紧密贴合，保证待焊接金属件表面平整且减小接触面之间的间隙，防止两层材件之间间隙过大而产生虚焊。
具体的，可以先将不锈钢支架装配进治具，不锈钢螺柱装配到支架上并用治具压紧，将压紧后的待焊接材件放至激光器的出射头下面。
本实施例中，调整蓝光激光器与待焊接金属件之间的相对位置，可控制蓝光激光器发出的激光束聚焦至第一待焊接金属件表面，对第一待焊接金属件与第二待焊接金属件进行焊接，在第一待焊接金属件表面形成焊点。具体的，焊接路径和焊接方式可根据实际需求设置。
焊接时，根据实际焊接需求控制半导体蓝光激光器的焊接功率，具体可为400W。
本实施例通过将待焊接的金属件紧密贴合，使用低功率的蓝光激光器对待焊接金属件进行焊接，解决了激光焊接过程中产生大量飞溅物的问题。
基于上述图1所示的实施例，提出本发明激光焊接方法第二实施例，参照图2，图2示出了本发明激光焊接方法第二实施例的流程示意图。
本实施例中，激光焊接步骤为：
步骤S90、清洗所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件，使所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件的表面均无杂质；
步骤S100、将第一待焊接金属件放置于第二待焊接金属件上并紧密贴合；
步骤S200、利用蓝光激光器发出的激光束对所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件进行至少两次点焊，以将所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件焊接至一起，其中，所述蓝光激光器的焊接功率为400W，所述激光束波长为450nm。
本实施例的第一待焊接金属件选用0.2mm厚度的不锈钢螺柱，第二待焊接金属件选用0.5mm厚度的不锈钢支架。
焊接前，可以通过机械磨削和抛光等方式，使待焊接金属件达到一定的表面光洁度，或者使用酒精溶液等，通过浸洗，喷洗，超声清洗等方式去除第一待焊接金属件和第二待焊接金属件的表面杂质。
将清洗后的待焊接金属件进行干燥处理，在焊接台上，将0.2mm厚度的不锈钢螺柱放置于0.5mm厚度的不锈钢支架上。
将第一待焊接金属件放置于第二待焊接金属件上并紧密贴合，保证待焊接金属件表面平整且减小接触面之间的间隙，防止两层材件之间间隙过大而产生虚焊。
具体的，可以先将不锈钢支架装配进治具，不锈钢螺柱装配到支架上并用治具压紧，将压紧后的待焊接材件放至激光器的出射头下面。
本实施例中，采用laserline 450nm 500W半导体蓝光激光器，调整半导体蓝光激光器与待焊接金属件之间的相对位置，控制蓝光激光器发出的激光束的离焦量为0，即激光束聚焦至第一待焊接金属件表面，在第一待焊接金属件表面形成焊接光斑。
控制半导体蓝光激光器发出的激光束对第一待焊接金属件与第二待焊接金属件进行焊接，在第一待焊接金属件表面形成焊点。
具体的，为防止连续焊接热影响过高，造成螺柱变形等不良影响，采用调制模式进行单点焊接，控制蓝光激光器发出的激光束在第一待焊接金属件表面进行多次点焊，单次点焊的时间为6ms。
焊接时，可向焊接处吹入气量为5L/min的氮气。
在一示例中，激光束在第一待焊接金属件表面形成的焊接光斑的直径约为600um，焊接完成形成的焊点，如图3所示，螺柱表面有十个焊点，焊点之间不重叠，在一次具体实施中，测试的焊点直径数据为693um，687um，680um等。
焊接时，半导体蓝光激光器的焊接功率为400W，激光器准直为100mm准直镜，100mm聚焦出射头，激光束波长为450nm。
焊接完成后，单个螺柱的推力能达到450N以上。
本实施例通过控制低功率蓝光激光器的参数对焊接效果进行调整，可实现无飞溅焊接。焊接过程中采用调制模式单点焊接，可防止连续焊接热影响过高，产生螺柱变形等不良影响。
此外，基于同一发明构思，本发明实施例还提出一种构件，包括层叠布置的第一待焊接金属件与第二待焊接金属件，第一待焊接金属件与第二待焊接金属件采用如上的激光焊接方法焊接。由于本构件采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理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，其特征在于，包括：
将第一待焊接金属件放置于第二待焊接金属件上并紧密贴合；
利用蓝光激光器发出的激光束对所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件进行焊接，以将所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件焊接至一起，其中，所述蓝光激光器的焊接功率为400W。
2.根据权利要求1所述的一种激光焊接方法，其特征在于，所述利用蓝光激光器发出的激光束对所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件进行焊接，以将所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件焊接至一起，包括：
利用蓝光激光器发出的激光束对所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件进行至少两次点焊，以将所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件焊接至一起。
3.根据权利要求2所述的一种激光焊接方法，其特征在于，所述激光束的离焦量为0，进行一次所述点焊的时间为6ms。
4.根据权利要求3所述的一种激光焊接方法，其特征在于，所述激光束在所述第一待焊接金属件的表面形成焊接光斑，所述焊接光斑的直径为600um。
5.根据权利要求4所述的一种激光焊接方法，其特征在于，所述第一待焊接金属件为0.2mm厚度的不锈钢螺柱，所述第二待焊接金属件为0.5mm厚度的不锈钢支架。
6.根据权利要求1所述的一种激光焊接方法，其特征在于，所述蓝光激光器的激光束波长为450nm。
7.根据权利要求1所述的一种激光焊接方法，其特征在于，在焊接过程中，向焊接处吹入气量为5L/min的氮气。
8.根据权利要求1所述的一种激光焊接方法，其特征在于，所述将第一待焊接金属件放置于第二待焊接金属件上并紧密贴合的步骤之前，所述方法还包括：
清洗所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件，使所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件的表面均无杂质。
9.根据权利要求1所述的一种激光焊接方法，其特征在于，所述清洗所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件，使所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件的表面均无杂质的步骤，包括：
使用酒精清洗所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件，使所述第一待焊接金属件与所述第二待焊接金属件的表面均无杂质。
10.一种构件，其特征在于，包括层叠布置的第一待焊接金属件与第二待焊接金属件，所述第一待焊接金属件与第二待焊接金属件采用如权利要求1至9任一项所述的激光焊接方法焊接。
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