CN116586796A - 一种激光复合超声焊接接头及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光复合超声焊接接头，超声焊接接头中间设有可使激光通过的通孔，通孔内充有水，通孔内壁为抛光态反射壁，激光束可在通孔内水和抛光态反射壁界面之间发生全反射。本发明还公开了一种应用所述激光复合超声焊接接头的安全工器具用激光表面预处理及选区固化粘接方法，先引导激光穿透透明部件辐射到待焊接界面预先形成环形导熔区，再利用所述激光复合超声焊接接头将透明部件与安全工器具进行固化粘接。本发明还公开了一种应用所述激光复合超声焊接接头的安全工器具用电子标签激光复合超声焊接方法。

Description

一种激光复合超声焊接接头及其使用方法

技术领域

本发明涉及电力安全专用设备，尤其涉及一种激光复合超声焊接接头及其使用方法。

背景技术

随着国家电力安全设备的不断发展与完善，防止触电、灼伤、坠落、摔跌等安全事故发生的安全工器具应用频率越来越高，包括验电器、绝缘杆、绝缘罩、绝缘手套、绝缘靴等防止接触电压、跨步电压、泄露电流电弧对操作人员造成伤害的此类绝缘安全工器具。为了防止意外伤害的发生，安全工器具的智能化管理越来越被重视。目前，通过将塑壳包覆芯片形式的电子标签安装在安全工器具上来进行安全工器具的智能化管理。电子标签在安全工器具上焊接的常用方式为超声波焊接，在超声焊接过程中，需要设计焊接所用的导熔线，导熔线可以增加焊接的质量与强度、缩短焊接时间、提高焊接效率，减少虚焊、溢胶等现象的产生。但对于电子标签焊接来说，无法在其表面直接设计焊接所用的导熔线，因此使得电子标签在焊接的过程中常常发生焊接不牢靠等问题。为此急需一种适合安全工器具用电子标签的焊接装置及工艺，来解决电子标签在超声焊接的过程中无法设计导熔线的技术问题。公开号为CN107225327A的发明公开了一种异种金属装配件超声波辅助激光钎焊方法，包括：(1)采用定位模具装夹A金属立柱；(2)将A金属立柱的上端部加热至软化状态；(3)使被感应加热软化的A金属立柱的上端部***B金属底座的仿形孔内，获得异种金属激光焊接预装配件；(4)启动与定位模具组件相连的超声波振动源；开启激光，在超声波振动复合能场的辅助作用下，使激光-MIG复合焊接头沿A金属立柱和B金属底座的连接面轮廓线进行熔钎焊；(5)将异种金属激光焊接装配件移至传送带上，之后落入物料盒内。该发明可以实现大熔深、窄焊缝的焊接效果，获得具有更好冶金质量的焊接接头。该发明还提供了一种异种金属装配件超声波辅助激光钎焊装置。但该发明所用设备较为复杂，且需要使用钎料，工艺成本较高。

发明内容

电子标签进行超声焊接时，无法在其表面直接设计焊接所用的导熔线，使得电子标签在焊接的过程中常常发生焊接不牢靠等问题，为克服这些缺陷，本发明提供了一种可解决电子标签无法设计导熔线问题，提高安全工器具与电子标签焊接牢固性的激光复合超声焊接接头及其使用方法。

本发明的技术方案如下：一种激光复合超声焊接接头，超声焊接接头中间设有可使激光通过的通孔，通孔内充有水，通孔内壁为抛光态反射壁，激光束可在通孔内水和抛光态反射壁界面之间发生全反射。本激光复合超声焊接接头的特定结构，可使激光可以从充满水的通孔中射出辐照到焊接界面，利用激光焊接非接触远距离、不易受空间限制的优点进行预处理，然后再进行超声焊接。通孔内充水可对反射壁进行冷却。本激光复合超声焊接接头可用于不易设置导熔线的部件焊接。

一种应用所述激光复合超声焊接接头的安全工器具用激光表面预处理及选区固化粘接方法，先引导激光穿透透明部件辐射到待焊接界面预先形成导熔区，再利用所述激光复合超声焊接接头将透明部件与安全工器具进行固化粘接。电子标签通常为透明部件，适合采用本方法完成在安全工器具上的安装。

一种应用所述激光复合超声焊接接头的安全工器具用电子标签激光复合超声焊接方法，包括如下步骤：

步骤一.对安全工器具与电子标签待焊接表面进行清洗、干燥处理；

步骤二.将电子标签与安全工器具利用夹具进行夹紧，使电子标签与安全工器具的待焊接界面贴合；

步骤三.将所述激光复合超声焊接接头压在电子标签上，导入焊接激光，在调整激光焦点在水中的位置，使激光入射角满足全反射条件，从而使激光在水与反射壁界面中发生连续全反射，最终利用水引导激光透过透明的电子标签照射到安全工器具表面；

步骤四.调整连续波激光工艺参数，激光照射在安全工器具表面形成熔池，熔池散发的热量使电子标签熔化，形成导熔区；

步骤五.调整超声波焊接参数，获得良好的焊接界面，使电子标签牢固的焊接在安全工器具表面。

本安全工器具用电子标签激光复合超声焊接方法以超声为主、激光为辅，利用激光形成预先导熔区后利用超声进行焊接，用来解决常规塑壳包覆芯片形式的电子标签以可接受的生产成本难以预先设计导熔线等问题。

作为优选，步骤一中的所述清洗、干燥处理，以使待焊接界面不存在可见杂质为限。待焊接界面充分清洗、干燥，确保激光能量充分接收。

作为优选，步骤二中电子标签与安全工器具的待焊接界面的贴合以使待焊接界面不随意发生大幅度偏移为限。这样可确保电子标签能规则安装。

作为优选，步骤三中激光倾斜照射，且激光束围绕超声焊接接头的轴线旋转，最终在待焊接界面形成环形的辐照范围。激光束围绕超声焊接接头的轴线旋转，激光束经反射引导最终落在待焊接界面上烧熔出环形区域，既能确保电子标签各个方向均有焊点连接，又能避免烧熔面积过大，从而减少能耗。

作为优选，步骤三中激光焦点在水中位置，以使激光入射角满足激光在水与反射壁界面的全反射条件，使激光束发生连续全反射为限。

作为优选，步骤四中激光工艺参数为：激光功率为200W～300W；离焦量为-20mm～20mm；所用连续激光光斑为圆形光斑。

作为优选，步骤五中超声波焊接工艺参数为：超声压力为0.36MPa～0.52MPa，超声时间0.2s～0.42s，保压时间为0.2s～0.42s。

本发明的有益效果是：

将激光焊接复合进超声焊接中，极大的提高了焊接的牢固性。

利用激光先在电子标签与安全工器具表面的焊接界面预先形成了导熔区，解决了电子标签无法设计导熔线的问题。

通过调整激光与超声波焊接参数，可以针对不同种类的安全工器具进行电子标签的焊接安装。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

图中，1-超声焊接接头，2-激光头，3-通孔，4-抛光态反射壁，5-旋转筒，6-电子标签，7-安全工器具，8-熔池。

具体实施方式

下面通过具体实施方式并结合附图对本发明作进一步描述。

实施例1：

如图1所示，一种激光复合超声焊接接头，包括超声焊接接头1和激光头2，激光头2内设有激光源和聚焦镜片，超声焊接接头1中间设有可使激光通过的通孔3，通孔3内充有水，通孔3内壁为抛光态反射壁4，激光束可在通孔3内水和抛光态反射壁4界面之间发生全反射。超声焊接接头1顶端转动连接有一旋转筒5，旋转筒5与超声焊接接头1同轴，激光头2固定在旋转筒5内，旋转筒5外壁上设有外齿环，使得旋转筒5通过齿轮传动机构与外部动力源构成传动连接。

一种应用所述激光复合超声焊接接头的安全工器具用激光表面预处理及选区固化粘接方法，先引导激光穿透透明部件辐射到待焊接界面预先形成导熔区，再利用所述激光复合超声焊接接头将透明部件与安全工器具进行固化粘接。

一种应用所述激光复合超声焊接接头的安全工器具用电子标签激光复合超声焊接方法，包括如下步骤：

步骤一.对安全工器具与电子标签待焊接表面进行清洗、干燥处理，清洗、干燥处理的效果以使待焊接界面不存在可见杂质为限；

步骤二.将电子标签6与安全工器具7利用夹具进行夹紧，使电子标签6与安全工器具7的待焊接界面贴合，电子标签6与安全工器具7的待焊接界面的贴合程度以使待焊接界面不随意发生大幅度偏移为限；

步骤三.将超声焊接接头1压在电子标签6上，启动激光头2，导入焊接激光，调整激光焦点在水中的位置，使激光入射角满足全反射条件，从而使激光在水与反射壁界面中发生连续全反射，最终利用水引导激光透过透明的电子标签6照射到安全工器具7表面，激光焦点在水中位置，以使激光入射角满足激光在水与反射壁界面的全反射条件，使激光束发生连续全反射为限；

步骤四.调整连续波激光工艺参数，激光照射在安全工器具7表面形成熔池8，熔池8散发的热量使电子标签6熔化，形成导熔区，激光工艺参数为：激光功率为250W；激光焦距为517mm；离焦量为-10mm；所用连续激光光斑为圆形光斑，光斑直径为175μm；

步骤五.调整超声波焊接参数，获得良好的焊接界面，使电子标签6牢固的焊接在安全工器具7表面，超声波焊接工艺参数为：超声压力为0.49MPa，超声时间0.29s，保压时间为0.29s，工作频率20kHz。

实施例2：

步骤四中激光工艺参数为：激光功率为200W；离焦量为-20mm。步骤五中超声波焊接工艺参数为：超声压力为0.36MPa，超声时间0.42s，保压时间为0.42s。其余同实施例1。

实施例3：

步骤四中激光工艺参数为：激光功率为300W；离焦量为20mm。步骤五中超声波焊接工艺参数为：超声压力为0.52MPa，超声时间0.2s，保压时间为0.2s。

Claims (9)

1.一种激光复合超声焊接接头，其特征是超声焊接接头中间设有可使激光通过的通孔，通孔内充有水，通孔内壁为抛光态反射壁，激光束可在通孔内水和抛光态反射壁界面之间发生全反射。

2.一种应用权利要求1所述激光复合超声焊接接头的安全工器具用激光表面预处理及选区固化粘接方法，其特征是先引导激光穿透透明部件辐射到待焊接界面预先形成环形导熔区，再利用所述激光复合超声焊接接头将透明部件与安全工器具进行固化粘接。

3.一种应用权利要求1所述激光复合超声焊接接头的安全工器具用电子标签激光复合超声焊接方法，其特征是包括如下步骤：

步骤一.对安全工器具与电子标签待焊接表面进行清洗、干燥处理；

步骤二.将电子标签与安全工器具利用夹具进行夹紧，使电子标签与安全工器具的待焊接界面贴合；

步骤三.将所述激光复合超声焊接接头压在电子标签上，导入焊接激光，调整激光焦点在水中的位置，使激光入射角满足全反射条件，从而使激光在水与反射壁界面中发生连续全反射，最终利用水引导激光透过透明的电子标签照射到安全工器具表面；

步骤四.调整连续波激光工艺参数，激光照射在安全工器具表面形成熔池，熔池散发的热量使电子标签熔化，形成与电子标签形状匹配的环形导熔区；

步骤五.调整超声波焊接参数，获得良好的焊接界面，使电子标签牢固的焊接在安全工器具表面。

4.根据权利要求3所述的安全工器具用电子标签激光复合超声焊接方法，其特征是步骤一中的所述清洗、干燥处理，以使待焊接界面不存在可见杂质为限。

5.根据权利要求3所述的安全工器具用电子标签激光复合超声焊接方法，其特征是步骤二中电子标签与安全工器具的待焊接界面的贴合以使待焊接界面不随意发生大幅度偏移为限。

6.根据权利要求3所述的安全工器具用电子标签激光复合超声焊接方法，其特征是步骤三中激光倾斜照射，且激光束围绕超声焊接接头的轴线旋转，最终在待焊接界面形成环形的辐照范围。

7.根据权利要求3所述的安全工器具用电子标签激光复合超声焊接方法，其特征是步骤三中激光焦点在水中位置，以使激光入射角满足激光在水与反射壁界面的全反射条件，使激光束发生连续全反射为限。

8.根据权利要求3所述的安全工器具用电子标签激光复合超声焊接方法，其特征是步骤四中激光工艺参数为：激光功率为200W～300W；离焦量为-20mm～20mm；所用连续激光光斑为圆形光斑。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的安全工器具用电子标签激光复合超声焊接方法，其特征是步骤五中超声波焊接工艺参数为：超声压力为0.36MPa～0.52MPa，超声时间0.2s～0.42s，保压时间为0.2s～0.42s。