[发明专利]一种金刚线激光焊接方法及系统

说明书

本发明提供一种金刚线激光焊接方法及系统，对断线的两端部进行定位，使两端部相对；分别对两端部进行断面剪切，清洗；利用视觉检测模块采集两端部的画面，检测计算两端部的同心度，控制两端部自动调整位置，使两端部同心；将激光发生模块的目标加热光斑对准由两端部及其周围有限空间所组成的熔池部，并开始激光加热焊接；监测熔池部的实时温度及实时晶相，根据实时温度调整激光发生模块的加热功率，判断实时晶相图像与目标晶相图像的匹配度是否大于第一阈值，若大于，停止焊接；打磨焊缝，退火，完成焊接。本发明的焊接方法自动化程度高，而且利用激光发生模块进行激光焊接，加热快，效率高，通过对晶相图像的判断，实现精准自动焊接。

技术领域

本发明属于金刚线焊接技术领域，尤其涉及一种金刚线激光焊接方法及系统。

背景技术

在单晶硅片生产过程中，通过多线金刚线网对硅棒进行加减速正反双向切割，在切割过程中，由于机械、电器、工艺参数、电控软件系统匹配度等原因，经常出现金刚线断裂的现象，在金刚线发生断裂后，工作人员需要对金刚线进行焊接或者更换。

目前的金刚线焊接方法，包括：

电阻焊，这是目前行业内常见的焊接方式，此种焊接工艺存在焊接成功率低、焊接时间长、焊接外观差、抗拉强度低的缺点，以上缺点极大影响了硅片生产的效率和良品率。

钎焊，是指用低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。钎焊变形小，接头光滑美观，但焊接完后，焊缝处的抗拉强度相对较低，易再次断裂，影响后续使用。

不管何种焊接方式，都需要全程人工焊接操作，自动化程度低，而且焊接方法不可靠，效率低，焊接位置抗拉强度低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种金刚线激光焊接方法及系统，解决了现有技术中对于断线后的金刚线无法实现高质量、高效率焊接等缺陷。

第一方面，本发明提供一种金刚线激光焊接方法，包括：

对断线的两端部进行定位，使两端部相对；

分别对两端部进行断面剪切，清洗；

利用视觉检测模块采集两端部的画面，检测计算两端部的同心度，控制两端部自动调整位置，使两端部同心；

将激光发生模块的目标加热光斑对准由两端部及其周围有限空间所组成的熔池部，并开始激光加热焊接；

监测熔池部的实时温度及实时晶相，根据实时温度调整激光发生模块的加热功率，判断实时晶相图像与目标晶相图像的匹配度是否大于第一阈值，若大于，停止焊接；

打磨焊缝，退火，完成焊接。

在一些实施例中，在进行激光加热焊接时，将目标加热光斑对准熔池部，使金属熔化、气化形成受热孔，利用视觉检测模块，判断此受热孔中的蒸汽压力与液体金属的表面张力和重力是否达到平衡，若平衡，控制目标加热光斑沿两端部的焊接方向移动，形成焊缝。

在一些实施例中，利用近红外热成像模块监测熔池部，得到近红外图像和热成像图像，根据近红外图像的灰度级与热成像图像的热分布系数，确定激光发生模块的开关占空比参数，根据开关占空比参数调节激光发生模块的发热功率。

在一些实施例中，将焊接周期划分为若干个阶段，根据不同材质的金刚线，针对每一个阶段，确定对应的近红外图像的灰度级常数与热成像图像的热分布系数常数， 设定对应的开关占空比参数，对断线的两端部进行阶段性焊接。

在一些实施例中，所述激光发生模块为皮秒激光发生器，利用600nm~700nm波长的激光对断线的两端部进行阶段性焊接。