[发明专利]采用双点法的激光钎焊改进

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光钎焊的方法，其采用后热处理减少或消除钎焊接头缺陷的存在。

背景技术

钎焊是一种用于连接两个紧贴表面的常用技术。其包括将诸如金属或金属合金的填料置于两表面间的接合处，并加热以使填料熔化。然后填料至少部分地流动到接合处中并凝固，形成钎焊接头，从而将两表面牢固地结合在一起。填料和表面材料通常在界面上部分互溶，引起分子水平的强力结合。

在激光钎焊中，填料用可以提供精准、可控加热的激光进行加热。然而，目前激光钎焊工艺存在的一个问题是，在冷却和凝固时，填料形成小孔，有些小孔会使钎焊接头断裂。在传统的激光钎焊工艺中，据估计有2％至4％之间的钎焊接头包含表面断裂孔。据信多孔性是由填料中少量杂质、待连接的表面上的杂质或缺陷以及激光钎焊工艺自身所引起。通过降低填料中的杂质和表面的污物，可以将表面断裂孔的百分比降低到大约2％。表面断裂孔可以通过机械加工钎焊接头(例如抛光、打磨或填充)消除，但是这种技术费时费力。钎焊接头中的小孔会对接头物理特性(例如强度)具有负面影响，表面断裂孔在需要光面精整的应用中是一个特定的问题。此外，在传统的激光钎焊中，填料冷却时，其表面会形成环状或人字形焊纹。

JP 7211424号专利文件公开了一种锡焊技术，其中一个激光束被分开，使具有高热容的工件在用第二激光束焊接之前先以第一激光束预热。这就避免了工件局部急剧预热所带来的问题。

JP 63168272号专利文件公开了一种采用激光热源使有缺陷的熔化区再熔化，以去除钎焊部分的针孔的方法。

US 2004/009964号专利文件公开了一种用于激光束焊接的系统，其包含一个激光束焊头和一个TIG焊头，其中TIG焊头用于使得自激光焊头的焊接泡的一部分再熔化。

然而，仍然需要一种用于激光钎焊的有效方法，在其中钎焊接头中的小孔形成和不期望的表面图案可以减少，具体说，在其中表面断裂孔的出现可以减少或完全消除。这由其与将要油漆的钎焊接头关系紧密，因为油漆后表面的不规则或表面断裂孔同样明显。该方法应该提供简单、经济的解决方案，而且应该很容易与现有的，特别是用于大量生产的货物的高速工艺兼容。

发明内容

本发明提供一种利用激光钎焊头将第一组件激光钎焊到第二组件的方法。该激光钎焊头具有用于提供第一激光束的第一装置和用于提供第二激光束的第二装置。该方法包含以下步骤：

a.安排第一组件与第二组件接触，从而在其间形成接合处；

b.在邻近所述接合处提供填料，以及

c.使所述激光钎焊头沿所述接合处通过，以使所述第一激光束熔化所述填料，以至少部分地填充所述接合处，形成钎焊连接，所述第二激光束向所述钎焊连接进行后热处理。

适宜地，第一激光束提供的每单位面积的能量(＝强度)大于或等于第二激光束提供的每单位面积的能量。例如，第一激光束提供的每单位面积的能量可以二倍、五倍或十倍于第二激光束提供的每单位面积的能量。

一方面，使填料在第一激光束将其熔化之后、第二激光束对其后热处理之前凝固。

用于提供第一和第二激光束的第一装置和第二装置可以与各自的激光源相连接。可选择地，第一和第二装置都连接到一个单独的激光源上。

在一个实施例中，填料选自包含银、锡、铜、锌、铝，以及其合金的群组。

激光钎焊头以适宜地在0.2至8米/分钟之间、最好为1至3.5米/分钟之间的速度沿接合处通过。打到接合处的第一和第二激光束的中心到中心之间在激光钎焊头行进方向上的距离A在1至50毫米之间，最好在3至15毫米之间。

在邻近所述接合处还可以提供焊剂。在一个特定的实施例中，钎焊头还包含在邻近接合处提供填料的装置。

术语“钎焊”指一种连接两种材料的方法。填料导至两材料之间的接合处，然后熔化形成钎焊连接。钎焊和锡焊的区别是，用于锡焊的填料(焊锡)具有低熔点；然而，在本发明中，术语“钎焊”的含义涵盖了锡焊和钎焊工艺。

附图说明

图1a-1c表示本发明的方法。

图2为沿图1c中的II-II线的截面图。

图3表示本发明方法的一个具体实施例。

图4和5表示接头的可选安置。

图6表示接合处表面上的两个激光束的相对位置。

具体实施方式

图1a-1c表示根据本发明的总体方法。该方法的第一步是将第一组件10与第二组件12接触安置，从而在其间形成接合处16。