本發(fā)明涉及激光焊接的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種銅鋁異質(zhì)金屬的激光焊接方法及其裝置。

背景技術(shù)：

近年來，銅價暴漲，傳統(tǒng)行業(yè)沖擊嚴(yán)重。尤其以銅材料為主的電力電子行業(yè)受到極大挑戰(zhàn)。鋁材價格便宜（約為銅價的三四成），在電力電子行業(yè)應(yīng)用鋁材料具有很高的性價比。部分地用鋁代替銅，成為電力電子行業(yè)節(jié)約成本、挖潛增效的一個有效途徑，銅鋁焊接需求逐漸凸顯。另外，傳統(tǒng)的焊接方式能耗大、污染高，尤其是人工成本高。近年來，我國人口逐漸老齡化，勞動力短缺嚴(yán)重，人工成本逐年攀升，相關(guān)企業(yè)不堪重負(fù)。以自動化程度高、速度快、污染小的現(xiàn)代激光技術(shù)焊接銅鋁異質(zhì)金屬，有望解決以上兩方面的問題。

激光焊接是一個非常復(fù)雜的問題，涉及焊接學(xué)、材料學(xué)、凝固相變學(xué)、量子力學(xué)等多個領(lǐng)域。銅鋁兩種金屬的物理化學(xué)性能差異較大，本身就難于焊接，且大部分工業(yè)用激光（如YAG激光器、CO2激光器、光纖激光器，波長在1.06～10.6μm）在銅鋁表面的反射率都很高（有的高達90%以上）；使得激光焊接銅鋁技術(shù)一直存在一些瓶頸問題。目前，對銅鋁異質(zhì)金屬的激光焊接仍停留在經(jīng)驗水平，焊接工藝缺乏理論支持。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的至少一種缺陷，提供一種銅鋁異質(zhì)金屬的激光焊接方法及其裝置，可以解決銅鋁材料的焊接。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種銅鋁異質(zhì)金屬的激光焊接方法，其中，包括以下步驟；

S1. 焊接之前，先將待焊接的銅鋁異質(zhì)金屬分別進行斜坡處理，使其使其具有一定的斜坡；

S2. 將進行了斜坡處理的兩塊待焊接銅鋁異質(zhì)金屬放置在焊接臺上，使激光束能照射到待焊接一塊金屬材料的斜坡上，并能使激光束反射到另一塊待焊接的金屬斜坡；

S3. 將金屬粉末鋪入兩塊待焊接的金屬材料之間；

S4. 將激光束照射到其表面，移動激光束進行銅鋁異質(zhì)金屬的激光焊接。

由于銅鋁異質(zhì)金屬對常用的工業(yè)用激光（波長在1.06-10.6微米）的反射率很高，很難焊接。

本發(fā)明中，通過將待焊接的銅鋁異質(zhì)金屬材料的表面進行斜坡處理，再在其中鋪入相應(yīng)的金屬粉末（這些金屬粉末包括銅粉末、鋁粉末，或者是一些易與銅鋁能緊密結(jié)合形成金屬間化合物的其他金屬粉末），通過多種方法提高了激光束在銅鋁表面的吸收率，有利于用激光焊接銅鋁異質(zhì)金屬。

進一步的，所述的步驟S1中，斜坡角度為30-60度，相對于的另外一種材料斜坡的角度為120-150度。

對待焊接的銅鋁異質(zhì)金屬的兩個接口處進行斜坡處理。使其具有一定的斜坡，斜坡角度大約在30-60度之間（相對于的另外一種材料斜坡的角度大約在120-150度之間），使照射在其中的激光束能在待焊接的銅鋁異質(zhì)金屬間的兩個表面來回反射，多次反射后，大部分激光能量被吸收，提高了整體反射率，有利于激光焊接銅鋁異質(zhì)金屬。

進一步的，所述的步驟S2中，所述的兩塊待焊接的銅鋁材料之間留有一定的縫隙。所述的步驟S3中，金屬粉末是銅粉末，或者是鋁粉末，或者是能和銅鋁形成良好焊接接頭的其他金屬粉末。

本發(fā)明中，在待焊接銅鋁金屬材料的接口處加入金屬粉末，這些金屬粉末包括銅粉末、鋁粉末，或者是一些易與銅鋁能緊密結(jié)合形成金屬間化合物的其他金屬粉末。由于漫反射，使得這些金屬粉末對常用工業(yè)用激光（波長在1.06-10.6微米）的吸收率大大提高，這樣不僅可以提高激光輸入率，還有利于與待焊接金屬形成良好結(jié)合。

進一步的，所述的步驟S3中，鋪入的金屬粉末高出兩塊待焊接金屬材料表面。

本發(fā)明中，粉末鋪滿縫隙并略有多余。激光束照射到兩塊待焊接材料縫隙之間的金屬粉末上，熔化金屬粉末成為液體金屬，金屬粉末熔化后形成的液體金屬在待焊接的銅材料、鋁材料之間。當(dāng)移走激光束后，液體金屬冷卻和待焊接的兩塊材料形成良好結(jié)合。

進一步的，利用銅鋁異質(zhì)金屬的激光焊接方法的裝置，其中：包括激光焊接設(shè)備、與激光焊接設(shè)備連接的傳輸機構(gòu)、與傳輸機構(gòu)連接的激光加工頭，激光加工頭射出的激光束照射到兩塊待焊接材料縫隙之間的金屬粉末上。

從激光焊接設(shè)備輸出的激光束，經(jīng)過傳輸機構(gòu)（對于1.06微米的激光束，可以通過光纖傳輸，此時傳輸機構(gòu)可以是光纖），傳輸?shù)郊す饧庸ゎ^。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是：本發(fā)明易于用常用的激光設(shè)備（輸出波長在1.06-10.6微米）焊接反射率很高的銅、鋁等金屬材料。通過多種方法提高了激光束在銅鋁表面的吸收率，有利于用激光焊接銅鋁異質(zhì)金屬。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體示意圖。

圖2是本發(fā)明斜坡處理示意圖。

圖3是本發(fā)明射入激光束示意圖。

圖4是本發(fā)明鋪入金屬粉末示意圖。

圖5是本發(fā)明激光裝置示意圖。

具體實施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。附圖中描述位置關(guān)系僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。

如圖1所示，1為激光束，2為待焊接的鋁材料，3為金屬粉末，4為待焊接的銅材料。

一種銅鋁異質(zhì)金屬的激光焊接方法，其中，包括以下步驟；

S1. 焊接之前，先將待焊接的銅鋁異質(zhì)金屬分別進行斜坡處理，使其使其具有一定的斜坡；

S2. 將進行了斜坡處理的兩塊待焊接銅鋁異質(zhì)金屬放置在焊接臺上，使激光束能照射到待焊接一塊金屬材料的斜坡上，并能使激光束反射到另一塊待焊接的金屬斜坡；

S3. 將金屬粉末3鋪入兩塊待焊接的金屬材料之間；

S4. 將激光束照射到其表面，移動激光束進行銅鋁異質(zhì)金屬的激光焊接。

本實施例中，通過將待焊接的銅鋁異質(zhì)金屬材料的表面進行斜坡處理，再在其中鋪入相應(yīng)的金屬粉末3（這些金屬粉末包括銅粉末、鋁粉末，或者是一些易與銅鋁能緊密結(jié)合形成金屬間化合物的其他金屬粉末），通過多種方法提高了激光束在銅鋁表面的吸收率，有利于用激光焊接銅鋁異質(zhì)金屬。

另外，以上附圖中，也可以是：2為待焊接的銅材料，4為待焊接的鋁材料。其他類似，效果相同。

如圖2中，a表示該表面進行斜坡處理，所述的步驟S1中，斜坡角度為30-60度，相對于的另外一種材料斜坡的角度為120-150度。

對待焊接的銅鋁異質(zhì)金屬的兩個接口處進行斜坡處理。使其具有一定的斜坡，斜坡角度大約在30-60度之間（相對于的另外一種材料斜坡的角度大約在120-150度之間），使照射在其中的激光束能在待焊接的銅鋁異質(zhì)金屬間的兩個表面來回反射，多次反射后，大部分激光能量被吸收，提高了整體反射率，有利于激光焊接銅鋁異質(zhì)金屬。

如圖3中，使激光束能照射到待焊接一塊金屬材料的斜坡上，并能使激光束反射到另一塊待焊接的金屬斜坡。通過指示紅光，可以看出激光束的反射情況。

如圖4中，所述的步驟S2中，所述的兩塊待焊接的銅鋁材料之間留有一定的縫隙。所述的步驟S3中，金屬粉末是銅粉末，或者是鋁粉末，或者是能和銅鋁形成良好焊接接頭的其他金屬粉末。

本發(fā)明中，在待焊接銅鋁金屬材料的接口處加入金屬粉末，這些金屬粉末包括銅粉末、鋁粉末，或者是一些易與銅鋁能緊密結(jié)合形成金屬間化合物的其他金屬粉末。由于漫反射，使得這些金屬粉末對常用工業(yè)用激光（波長在1.06-10.6微米）的吸收率大大提高，這樣不僅可以提高激光輸入率，還有利于與待焊接金屬形成良好結(jié)合。

可以直接將金屬粉末鋪入兩塊待焊接的金屬材料之間，鋪入的粉末要稍微多一些，即高出兩塊待焊接金屬材料表面。也可以利用同步送粉方式進行激光焊接。同步送粉具有可自動化控制、激光能量吸收率高、及加工成型性好等優(yōu)點。

如圖5中，利用銅鋁異質(zhì)金屬的激光焊接方法的裝置，其中：包括激光焊接設(shè)備5、與激光焊接設(shè)備5連接的傳輸機構(gòu)6、與傳輸機構(gòu)6連接的激光加工頭7，激光加工頭7射出的激光束照射到兩塊待焊接材料縫隙之間的金屬粉末上。

其整體的工作原理：從激光焊接設(shè)備5輸出的激光束，經(jīng)過傳輸機構(gòu)6（對于1.06微米的激光束，可以通過光纖傳輸，此時6可以是光纖），傳輸?shù)郊す饧庸ゎ^7，將待焊接的銅材料4和鋁材料2進行斜坡處理，使其具有一定的斜坡，斜坡角度大約在30-60度之間（相對于的另外一種材料斜坡的角度大約在120-150度之間），兩塊待焊接的銅鋁材料之間留有一定的縫隙，并在其中鋪有金屬粉末3，金屬粉末3可以是銅粉末，可以是鋁粉末，也可以是能和銅鋁形成良好焊接接頭的其他金屬粉末，粉末鋪滿縫隙并略有多余。從激光頭7輸出的激光束1照射到兩塊待焊接材料縫隙之間的金屬粉末3上，熔化金屬粉末3成為液體金屬，金屬粉末熔化后形成的液體金屬在待焊接的銅材料4、鋁材料2之間。沿著兩塊待焊接異質(zhì)金屬的縫隙，移動激光束1的照射區(qū)域，激光束1照射到金屬粉末3上，熔化金屬粉末，移動激光束1，金屬粉末3熔化后的液態(tài)金屬凝固并和相鄰的銅鋁結(jié)合，形成焊縫，完成焊接。

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。