复合双波长对于有色金属的精密微焊接的方法和装备技术

本发明专利技术公开一种复合双波长对于有色金属的精密微焊接的方法和装备。通过第一激光器产生的第一激光光束准直后，与第二激光器产生的激光光束经过第二激光振镜输出的第二激光光束合束后，再通过第一激光振镜输出合束激光，合束激光通过聚焦作用于被焊接体上；所述聚焦后的第二激光光斑在第一激光光斑内运动。本发明专利技术方法在焊接过程中，将大功率长波长的聚焦激光光斑融合与小功率短波长的聚焦激光光斑中，并在小功率的聚焦激光光斑中运动，使得被焊接体的焊接点在吸收小功率激光能量的同时，大功率激光能量被焊接点的吸收功率，因此本焊接点的大小通过大功率激光光斑确定，进而最大限度的减小焊接点的大小，可以把焊点尺寸做得很小，满足难焊金属和异性金属的精密微焊接的要求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
复合双波长对于有色金属的精密微焊接的方法和装备


[0001]本专利技术属于激光焊接技术，具体涉及一种利用双波长激光进行焊接的技术。

技术介绍

[0002]对于金属熔接焊，国内和国外的水平相当，焊点大小都在300微米以上。在金属精密熔接焊方面，常规黑色金属的主流激光焊接设备为红外波段的QCW光纤激光器，其安全可焊接的最薄厚度约为0.15mm。而在有色金属薄片方面，由于吸收系数的熔化相变跳跃，红外激光焊接常常导致飞溅、喷射、空洞等焊接质量问题。
[0003]红外双激光焊接技术在黑色金属焊接方面已经被使用，可以在保证焊接熔深的同时，又能够消除未熔合、气孔等缺陷，如CN106862757A公开一种双激光束复合焊接方法，该技术利用焊接激光束以及振镜扫描激光束共同作用在被焊接部位，其中焊接激光主要用于熔化母材，达到深熔焊，振镜扫描激光束用于对熔池搅拌，同时对熔化母材提供热量。焊接过程中，焊接激光束和振镜扫描激光束沿焊缝一同移动。对于焊点而言，由于同时作用了焊接激光光斑和振镜扫描激光，因此焊点处的焊接热量会在短时间内瞬间集中升高，虽然具有较大的焊接深宽比。但由于有色金属红外吸收的相变跳跃性，此方案不适用于有色金属的精密焊接。
[0004]CN102896419公开一种双激光光束复合焊接装置及其使用方法，该技术将绿激光和YAG激光分别准直后，通过绿激光预热后再施以YAG激光，虽然该方法可以解决表面高反射系数材料的焊接问题。由于该装置将两种激光简单合束聚焦重合，使得两种激光光斑的大小不能调整，因此焊接点的大小取决于绿激光的大小，导致焊接点大；不能用于精密微焊接，另外，也不能实现小焊点、大熔深的焊接。
[0005]在5G产业链中，如光模块、天线、连接器、电子部件等器件的焊接将有不大于100μm的精密焊接需求，不仅要求要保证焊接处的外观没有飞溅、空洞，同时要求焊点具有很好焊接强度。这其中包括黑色金属的熔接焊(比如不锈钢片之间的焊接)、有色金属的熔接焊(比如铜片、金片的焊接)、异性金属的熔接焊(比如铜
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铝、铜
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钢、钢
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铝等之间的焊接)等。如何解决上述金属的精密微焊接系行业急需解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种复合双波长对于有色金属的精密微焊接的方法和装备，以实现有色金属的精密微焊接。
[0007]本专利技术的技术方案之一复合双波长对于有色金属的精密微焊接的装备，它包括第一激光器，顺第一激光器光路上设的第一准直器；第二激光器，顺第二激光器光路上设的第二准直器，
[0008]第二激光振镜，用于调整第二准直器输出的激光光斑的位置和运动轨迹；
[0009]合束装置，用于将第一准直器输出的第一激光光束和第二激光振镜输出的第二激光光束合束；
[0010]第一激光振镜，用于调整合束激光光束的激光光斑的位置和运动轨迹；
[0011]聚焦镜，将第一激光振镜的输出的合束激光聚焦输出；合束激光的第二激光器的光斑在第一激光器的光斑内。
[0012]进一步优化的技术特征是：所述合束装置包括光路镜组，光路镜组设在第二激光振镜输出光路上，将第二激光振镜的输出激光复合到第一激光器光路上。
[0013]进一步优化的技术特征是：光路镜组包括全反及透镜，第二激光振镜的输出垂直与第一激光器输出光路，全反及透镜设在第一激光器输出光路上。
[0014]进一步优化的技术特征是：第一激光器的光束采用平顶分布、环形分布，马鞍形分布或平顶环形组合分布。第二激光器的光束的运动轨迹模拟采用环形分布，或马鞍形分布或平顶环形组合分布的形状运动。
[0015]进一步优化的技术特征是：第一激光器输出的激光波长为短波长，范围为400nm
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600nm；第二激光器输出的激光波长为长波长，范围为800nm
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1200nm。
[0016]进一步优化的技术特征是：第一激光器包括蓝光激光器，第二激光器包括红外激光器。
[0017]本专利技术利用第二激光振镜对第二激光器产生的激光光束的调整后，再与第一激光光束复合后，再通过第一激光振镜调整复合激光光束输出，实现双波长激光的双调整，一方面可以最大限度减少第二激光器的焊接光斑大小，使得第二激光器的焊接光斑在第一激光器的焊接光斑之内，同时，可以是第二激光器的焊接光斑在第一激光器的焊接光斑之内移动。还可以实现多种不同的激光束的能量分布形式，避免中心区域的温度过高。
[0018]本专利技术的技术方案之二复合双波长对于有色金属的精密微焊接方法是包括：第一激光器产生的第一激光光束准直后，与第二激光器产生的激光光束经过第二激光振镜输出的第二激光光束合束后，再通过第一激光振镜输出合束激光，合束激光通过聚焦作用于被焊接体上；所述聚焦后的第二激光光斑在第一激光光斑内运动，第二激光的功率大于第一激光功率。
[0019]所述第一激光器为蓝激光器，第二激光器为红外激光器。
[0020]进一步优化的技术特征是：第一激光器的光束采用平顶分布、环形分布，马鞍形分布或平顶环形组合分布；第二激光器的光束的运动采用模拟环形分布或马鞍形分布或平顶环形组合分布的运动轨迹移动。
[0021]进一步优化的技术特征是：所述聚焦后的第二激光光斑直径为20
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30μm的光点。
[0022]进一步优化的技术特征是：第二激光光斑在第一激光光斑内运动过程中，不经过第一激光光斑的中心区域。
[0023]进一步优化的技术特征是：第二激光光斑在第一激光光斑内运动过程中，第二激光光斑通过沿折线或曲线摆动形成模拟平顶分布、环形分布，或马鞍形分布或平顶环形组合分布的运动轨迹。
[0024]本专利技术方法在焊接过程中，将大功率的聚焦激光光斑融合与小功率的聚焦激光光斑中，并在小功率的聚焦激光光斑中运动，一方面使得被焊接体的焊接点在吸收小功率激光能量的同时，在小功率激光光斑内移动的大功率激光能量被焊接点的吸收功率，因此本焊接点的大小通过大功率激光光斑确定，进而最大限度的减小焊接点的大小，实现焊点尺寸的微小化小，满足有色金属和异性金属的精密微焊接的要求。
附图说明
[0025]图1本专利技术设备结构示意图。
[0026]图2激光光束能量分布方式示意图。
[0027]图3以不同的光束扫描轨迹方式模拟不同的焊点光斑能量分布示意图。
[0028]图4点焊小功率激光光束移动轨迹示意图。
[0029]图5缝焊小功率激光光束移动轨迹示意图。
[0030]图6本专利技术焊点大小控制在红外激光作用尺寸的大小示意图。
[0031]图7双波长点焊接的效果示意图。
具体实施方式
[0032]下列具体实施方式用于对本专利技术权利要求技术方案的解释，以便本领域的技术人员理解本权利要求书。本专利技术的保护范围不限于下列具体的实施结构。本领域的技术人员做出的包含有本专利技术权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合双波长对于有色金属的精密微焊接的装备，它包括第一激光器，顺第一激光器光路上设的第一准直器；第二激光器，顺第二激光器光路上设的第二准直器，其特征是，它还包括：第二激光振镜，用于调整第二准直器输出的激光光斑的位置和运动轨迹；合束装置，用于将第一准直器输出的第一激光光束和第二激光振镜输出的第二激光光束合束；第一激光振镜，用于调整合束激光光束的激光光斑的位置和运动轨迹；聚焦镜，将第一激光振镜的输出的合束激光聚焦输出；合束激光的第二激光器的光斑在第一激光器的光斑内。2.如权利要求1所述复合双波长对于有色金属的精密微焊接的装备，其特征是，所述合束装置包括光路镜组，光路镜组设在第二激光振镜输出光路上，将第二激光振镜的输出激光复合到第一激光器光路上。3.如权利要求2所述复合双波长对于有色金属的精密微焊接的装备，其特征是，光路镜组包括全反及透镜，第二激光振镜的输出垂直与第一激光器输出光路，全反及透镜设在第一激光器输出光路上。4.如权利要求1所述复合双波长对于有色金属的精密微焊接的装备，其特征是，第一激光器输出的激光波长为短波长，范围为400nm
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600nm；第二激光器输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锋，林卿，吕超，
申请(专利权)人：武汉凌云光电科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：