激光焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种激光焊接方法，包括以下步骤：通过激光照射对工件的待焊接区域进行预处理，预处理完毕后所述工件的待焊接区域表面形成一层氧化层；对所述预处理后的工件进行激光焊接。上述激光焊接方法，使得工件的待焊接区域反射率明显降低，提高了材料对激光的吸收率，大大减小了能量的损耗；工艺简单，成本低廉，无需借助其他材料实现工件的待焊接区域的氧化，因此减少了杂质粒子的引入，保证了焊接强度；可采用较低功率的激光器对工件进行焊接，在高反射率材料的焊接、封装等领域有着广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
激光焊接方法
本专利技术涉及焊接
，特别是涉及一种激光焊接方法。
技术介绍
由于铝、铜等材料对波长1064nm的激光的反射率高于90％，要实现铝、铜等高反射率材料的焊接一直是一个难题。一般需要千瓦级以上的激光器才能实现铝、铜等高反射率材料的焊接，不仅会造成能量的极大浪费，而且如果焊接角度控制不当，会导致反射光直接进入激光头，损伤光学系统。
技术实现思路
本专利技术提供一种能提高材料对激光吸收率的激光焊接方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种激光焊接方法，包括以下步骤：通过激光照射对工件的待焊接区域进行预处理，预处理完毕后在所述工件的待焊接区域表面形成一层氧化层；及对所述预处理后的工件进行激光焊接。在其中一个实施例中，所述氧化层的厚度为10μm～50μm。在其中一个实施例中，所述通过激光照射对工件的待焊接区域进行预处理包括以下步骤：对所述工件的待焊接区域进行定位；利用第一激光器对所述工件的待焊接区域进行扫描，扫描完毕后在所述工件的待焊接区域表面形成一层氧化层；及清除所述氧化层表面的污垢，并用溶剂进行擦拭。在其中一个实施例中，所述第一激光器为脉冲激光器，所述脉冲激光器的发射激光的波长为355nm～1064nm，脉冲宽度为纳秒或纳秒以下量级。在其中一个实施例中，所述利用第一激光器对所述工件的待焊接区域进行扫描的过程中，所述第一激光器的输出功率为30W～50W，扫描速度为5m/s～10m/s，光斑大小为50～80μm。在其中一个实施例中，所述通过激光照射对工件的待焊接区域进行预处理的过程中，通过CCD图像系统和扫描振镜控制氧化路径和氧化深度。在其中一个实施例中，所述对所述预处理后的工件进行激光焊接包括以下步骤：将所述预处理后的工件固定；及在惰性气体氛围下，利用第二激光器沿所述工件的氧化层进行焊接。在其中一个实施例中，所述第二激光器的功率为200W～1000W。在其中一个实施例中，所述利用第二激光器沿所述工件的氧化层进行焊接时，焊接速度为3mm/s～5mm/s，离焦量为0mm～+5mm。在其中一个实施例中，所述工件包括铜制工件和铝制工件。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的激光焊接方法，在对工件进行激光焊接之前，先对工件的待焊接区域进行预处理，使工件的待焊接区域表面形成一层氧化层。当第一激光器发射的激光打到工件的待焊接区域表面时，由于激光的热量较高，会使工件的待焊接区域表面发生氧化反应，形成氧化层；并且，当激光打到工件的待焊接区域表面时，工件表面会有部分粒子被激光溅射出去或在高温下气化，因此，经第一激光器扫描后，工件的待焊接区域表面会形成一些微细结构，增加工件的待焊接区域表面的粗糙度。一般地，金属薄膜的反射率高于对应金属氧化物薄膜的反射率，且粗糙度越高，反射率越低。因此，经预处理后，大大降低了工件的待焊接区域的反射率，提高了材料对激光的吸收率。同时，由于工件的待焊接区域反射率降低，可采用较低功率的激光器对工件进行焊接，本专利技术的激光焊接方法在铜、铝等高反射率材料的焊接、封装等领域有着广阔的应用前景。附图说明图1为一实施例的激光焊接方法所使用装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本专利技术提供了一种激光焊接方法，适用于金属材料制成的工件的焊接，尤其适用于铜、铝等高反射率材料制成的工件的焊接，该激光焊接方法可显著提高工件对激光的吸收率，解决了对高反射率材料进行焊接时需使用千瓦级以上激光器的问题。本专利技术的激光焊接方法包括以下步骤：S100：通过激光照射对工件的待焊接区域进行预处理，预处理完毕后在工件的待焊接区域表面形成一层氧化层。本专利技术中，在进行激光焊接之前，首先对工件的待焊接区域进行预处理，该预处理过程通过激光照射完成。预处理后，工件的待焊接区域表面形成一层氧化层。一般地，工件为金属材料制成，而大多数金属氧化物的颜色较相应的金属的颜色要深；一般情况下，工件的颜色越深，反射率越低，因此，经预处理后，工件的待焊接区域反射率降低，吸收率增加。当第一激光器发射的激光打到工件的待焊接区域表面时，由于激光的热量较高，会使工件的待焊接区域表面发生氧化反应，形成氧化层；并且，当激光打到工件的待焊接区域表面时，工件表面会有部分粒子被激光溅射出去或在高温下气化。因此，经第一激光器扫描后，工件的待焊接区域表面会形成一些微细结构，增加工件的待焊接区域表面的粗糙度。一般地，金属薄膜的反射率高于对应金属氧化物薄膜的反射率。例如，当工件由铜、铝等高反射率的材料制成时，氧化铝或氧化铜的反射率小于铝或铜的反射率，因此，氧化层可降低工件的待焊接区域的反射率；而微细结构增加了工件表面的粗糙度，粗糙度越高，反射率越低，因而，微细结构进一步降低了工件的待焊接区域的反射率。本步骤中，氧化层的厚度(即氧化深度)根据具体的工件及焊接要求而定。一般地，待焊接工件越厚，要求的焊接强度越高，氧化层也相应地越厚。较佳地，氧化层的厚度为10μm～50μm，该厚度不仅能有效降低反射率，且工艺简单、容易实现。优选地，通过激光照射的方式对工件的待焊接区域进行预处理包括如下步骤：S110：对工件的待焊接区域进行定位。该步骤的作用是确定焊接的具体位置，较佳地，待焊接区域的定位通过CCD(Charge-coupledDevice，电荷耦合原件)图像系统来实现。具体方法如下：首先，找到激光焦点相对于CCD图像中心(一般有带刻度的十字线)的坐标(X0，Y0)；而后，通过移动工件所在的工作台，使工件的待焊区域的中心点与CCD图像中心点(一般为十字线中心)完全重合，再移动工作台至相对位置(X0，Y0)处，即完成了对待焊接区域的定位。S120：利用第一激光器对工件的待焊接区域进行扫描，扫描完毕后在工件的待焊接区域表面形成一层氧化层。本步骤中，第一激光器优选为脉冲激光器，发射激光的波长为355nm～1064nm，脉冲宽度小于等于纳秒量级。脉冲激光器可实现对工件扫描路径(即氧化路径)的精确控制，仅在待焊接区域进行扫描，避免对工件的其他部位造成损伤。在其中一个实施例中，在对工件的待焊接区域进行扫描的过程中，脉冲激光器的输出功率为30W～50W，扫描速度优选为5m/s～10m/s，光斑大小为50μm～70μm。在上述参数下，不仅能够有效地减小激光器能量的损耗，且能实现激光器对工件扫描路径的精确控制，增加扫描后形成的氧化层的均匀性，进而增加激光焊接后焊缝的均匀性。S130：清除氧化层表面的污垢，并用溶剂进行擦拭。由于在经第一激光器扫描完毕后，氧化层表面会残留一些杂质和污垢，为了保证焊接质量，在对工件进行焊接之前，还需要对工件的氧化区域进行处理，即将氧化层表面的污垢清除，并用溶剂擦拭干净，该溶剂优选为丙酮。上述预处理方式工艺简单、成本低廉，氧化均匀；可显著降低工件的待焊接区域的反射率；并且，通过激光照射进行预处理，无需借助其他材料实现工件的待焊接区域的氧化，因此减少了杂质粒子的引入，在后续的焊接过程中，有效保证了焊缝质量。S200：对预处理后的工件进行激光焊接。作为一种可实施方式，对预处理后的工件进行激光焊接包括如下步骤：S210：将预处理后的工件固定。在进行焊接前，需要先将待焊接的工件固定在工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：通过激光照射对工件的待焊接区域进行预处理，预处理完毕后在所述工件的待焊接区域表面形成一层氧化层；及对所述预处理后的工件进行激光焊接。

【技术特征摘要】
1.一种激光焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：通过激光照射对工件的待焊接区域进行预处理，预处理完毕后在所述工件的待焊接区域表面形成一层氧化层；及对所述预处理后的工件进行激光焊接；其中，所述预处理使用第一激光器，所述第一激光器为脉冲激光器，所述脉冲激光器的发射激光的波长为355nm~1064nm，脉冲宽度为纳秒或纳秒以下量级；利用所述第一激光器对所述工件的待焊接区域进行预处理的过程中，所述第一激光器的输出功率为30W~50W，扫描速度为5m/s~10m/s，光斑大小为50~80μm；所述对所述预处理后的工件进行激光焊接包括以下步骤：将所述预处理后的工件固定；及在惰性气体氛围下，利用第二激光器沿所述工件的氧化层进行焊接。2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述氧化层的厚度为10μm~50μm。3.根据权利要求2所述的激光焊接方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦俊科，张文武，张天润，阮亮，孙加强，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33