本發(fā)明屬于激光焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紫銅激光焊接方法。

背景技術(shù)：

紫銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性，耐腐蝕性等，在電子，化工等行業(yè)得到廣泛使用，隨著電子工業(yè)迅速發(fā)展，紫銅材料的連接需求越來越多。紫銅的連接一般采用釬焊工藝，但是這種焊接方式需要釬料，增加了耗材，且實際生產(chǎn)效率低下。

激光焊接熱量集中，加工效率高，在不銹鋼焊接中得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的激光焊接采用脈寬為ms級的脈沖激光器，這種焊接主要是通過單個脈沖作用在材料表面對其加熱，使得材料表面熔化，熔融的金屬進一步向下擴散，使得兩層材料熔融，激光作用停止后，熔池冷卻凝固形成焊縫接頭，但是由于銅材表面對激光的反射率高(對1064nm波長的激光反射率達到90％以上)，使得焊接銅需要較高的激光功率。由于焊接過程中對銅材料的表面狀態(tài)非常敏感，焊接過程非常不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)表面質(zhì)量差，焊點熔深不一致，焊接強度不穩(wěn)定等現(xiàn)象。如專利：一種紫銅激光焊接裝置及方法，公開號：104907695A。專利：紫銅焊接劑及紫銅焊接方法，公開號：101767255A。

傳統(tǒng)的激光焊接采用光纖激光器對材料進行連續(xù)激光作用，由于大功率的激光能量持續(xù)作用在材料表面，材料的溫度急劇升高。這種焊接只能適用于較厚的銅板(1mm以上)焊接。對于薄板焊接，將無能為力，因為連續(xù)的高功率激光將使得薄板變形厲害，焊接難度很大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提供一種連接可靠、效率高的紫銅激光焊接方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種紫銅激光焊接方法，其過程為：分別對待焊接的兩件板狀的紫銅工件進行處理使其表面無任何雜質(zhì)且干燥，將處理過的兩件紫銅工件緊密貼合疊放在一起，采用納秒紅外激光器輸出激光并沿焊接軌跡掃描其中一件紫銅工件的表面對其進行焊接，被掃描的一件紫銅工件的厚度為0.05-0.3mm，焊接時納秒紅外激光器輸出的激光垂直于被掃描的紫銅工件表面。

進一步地，對紫銅工件進行處理的過程為：將紫銅工件放置于清洗液中進行超聲清洗10-20分鐘，去除紫銅工件表面油污及雜質(zhì)，然后取出干燥。

進一步地，所述清洗液為丙酮、酒精或去離子水中的任意一種或多種，采用多種清洗液時，依次分別采用清洗液對紫銅工件進行超聲清洗。

進一步地，采用工裝夾具將兩件紫銅工件夾緊使其緊密貼合。

進一步地，所述納秒紅外激光器在焊接時輸出激光的平均功率為50-100W、波長為1059-1065nm、單脈沖能量為0.1-1.5mJ、脈沖寬度為10-500ns、掃描頻率為25-500kHz、掃描速度為50-200mm/s。

進一步地，掃描紫銅工件表面的焊接軌跡為螺旋線或網(wǎng)格線，螺旋線或網(wǎng)格線中線與線之間的間距為0.05-0.3mm。

進一步地，焊接完成后，采用納秒紅外激光器沿焊接軌跡對焊接面進行激光掃描，去除焊接殘渣。

更進一步地，所述納秒紅外激光器在去除焊接殘渣時輸出激光的平均功率為50-70W、掃描頻率為70-1000kHz、掃描速度為500-2000mm/s。

本發(fā)明采用納秒紅外激光器焊接紫銅的方法，可以有效控制焊縫深度，對紫銅材料表面的光潔程度沒有苛刻要求，采用高的峰值功率，快速達到熔化狀態(tài)，降低紫銅對激光的反射，實現(xiàn)紫銅之間的可靠連接，同時提高焊接效率，以滿足電子產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接上的需求，具有極大的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明焊接軌跡為螺旋線的的示意圖。

圖2為本發(fā)明焊接軌跡為網(wǎng)格線的的示意圖。

圖3為本發(fā)明焊接完成后產(chǎn)品剖面示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，便于清楚地了解本發(fā)明，但它們不對本發(fā)明構(gòu)成限定。

本實施例紫銅焊接方法的過程為：分別對待焊接的兩件板狀的紫銅工件進行處理使其表面無任何雜質(zhì)且干燥，將處理過的兩件紫銅工件緊密貼合疊放在一起，采用納秒紅外激光器輸出激光并沿焊接軌跡掃描其中一件紫銅工件的表面對其進行焊接，焊接時納秒紅外激光器輸出的激光垂直于被掃描的紫銅工件表面。

本實施例適合焊接較薄的紫銅材料，故對納秒紅外激光器輸出激光掃描的其中一件紫銅工件的厚度限定為0.05-0.3mm，即限定焊接的一面紫銅材料的厚度，對非焊接的一面紫銅材料厚度不做要求。本實施例采用的兩件紫銅工件厚度均為0.2mm，長度與寬度分別為50mm和30mm。兩件紫銅工件的厚度均在限定范圍內(nèi)，故焊接時可以掃描其中任意一件紫銅工件。本實施例進行焊接時采用的納秒紅外激光器輸出激光的平均功率為50-100W、波長為1059-1065nm、單脈沖能量為0.1-1.5mJ、脈沖寬度為10-500ns、掃描頻率為25-500kHz、掃描速度為50-200mm/s。焊接采用的運動機構(gòu)為掃描振鏡，納秒紅外激光器輸出的激光經(jīng)過聚焦透鏡后作用在材料表面。

焊接的具體步驟如下：

1、保證紫銅工件在焊接前的清潔，將紫銅工件放置于清洗液中超聲清洗10-20分鐘，去除表面的油污，使其表面干凈無任何雜質(zhì)，然后取出干燥。其中采用的清洗液可以是丙酮、酒精或去離子水中的任意一種或多種，采用多種清洗液時，依次分別采用清洗液對紫銅工件進行超聲清洗。

2、兩件紫銅工件均處理完成后，采用工裝夾具將兩件紫銅工件夾緊使其緊密貼合，減小兩者之間的間隙，避免兩層材料之間的間隙過大，導(dǎo)致焊接后產(chǎn)生虛焊。

3、采用納秒紅外激光器作為光源進行焊接，具體方法為：納秒紅外激光器輸出的激光沿一定焊接軌跡掃描其中一件紫銅工件表面，掃描過程中，激光垂直于紫銅工件表面，激光器的高峰值功率(10kw)作用在紫銅工件表面，紫銅工件的溫度快速升高，達到熔化狀態(tài)，避免了傳統(tǒng)ms激光器焊接過程中的高反射現(xiàn)象。在高頻率激光束的持續(xù)作用下，此時熔化狀態(tài)的上層紫銅材料會嵌入下層紫銅材料內(nèi)部，同時，下層的紫銅材料部分上移，嵌入上層紫銅材料內(nèi)部，形成連接點，焊接完成。由于采用的是多個脈沖持續(xù)作用在紫銅材料上，因此對紫銅材料表面的狀態(tài)沒有苛刻的要求，焊接過程穩(wěn)定，焊接熔深一致可控，解決薄板銅材料等高反材料的焊接穩(wěn)定性問題。通過優(yōu)化納秒紅外激光器輸出激光的工藝參數(shù)能夠得到最佳的強度。本發(fā)明納秒紅外激光器輸出激光的優(yōu)選參數(shù)為平均功率為70W、掃描頻率為200kHz、掃描速度為60mm/s。

上述激光掃描的焊接軌跡一般為螺旋線或網(wǎng)格線，如圖1、圖2所示，螺旋線或網(wǎng)格線中線與線之間的間距L為0.05-0.3mm，優(yōu)選為0.1mm。掃描焊接的范圍可以根據(jù)產(chǎn)品需要進行調(diào)整，可以是圓形或方形或其他形狀。

4、焊接完成后，對焊點表面進行修飾，可以得到較好的焊點外觀，操作過程為：采用較小功率的納秒紅外激光器沿焊接軌跡對焊接面進行激光掃描，去除焊接殘渣，使焊點表面外觀更加平整。納秒紅外激光器在去除焊接殘渣時輸出激光的平均功率為50-70W、掃描頻率為70-1000kHz、掃描速度為500-2000mm/s。優(yōu)選功率為70W、頻率為500kHz，掃描速度為2000mm/s。

5、經(jīng)試驗測試：焊接完成后，測試一個焊點的剪切力，兩件紫銅搭接接頭的拉伸剪切力為105.2N(3個焊點，點間距1mm)，對焊點切面的分析，將焊點切割，打磨拋光，化學(xué)腐蝕，得到焊接切面圖，如圖3所示，發(fā)現(xiàn)上層紫銅1嵌入下層紫銅2，下層紫銅2嵌入上層紫銅1，形成“鉚接”式的焊點3，增加了焊接強度，能夠滿足絕大部分電子器件內(nèi)構(gòu)件中對不銹鋼與鋁合金連接接頭的質(zhì)量要求。

本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。