铭镭分享：电子烟内部重要部件的焊接工艺方法

电子烟是指产生含烟碱(尼古丁)的气溶胶供人抽吸的电子传送产品，是通过发热网丝加热液体来起作用，该液体的产生由使用者吸入的气溶胶或“蒸气”。目前我国电子烟产业初具规模，根据《2021电子烟产业蓝皮书》数据披露，当前国内电子烟制造及品牌企业超过1500家，电子烟供应链及周边服务企业近10万家，直接与间接带动就业人数约550万人。随着产品技术的不断进步以及电子烟受众人群范围的拓宽，电子烟产品也层出不穷。针对于内部关键部件发热网丝跟引脚的激光焊接，铭镭激光制定了相应的激光焊接设备及焊接工艺方法的方案。

电子烟发热网丝跟引脚的激光焊接，具体情况是：发热网丝引脚端宽度0.4mm，厚度0.08mm，圆柱形引脚直径0.3mm，要求发热网引脚端与圆柱形引脚贴合，在两者相切处，激光焊点穿透发热网引脚端使其与圆柱形引脚紧密焊接在一起。

一、目前现有焊接方法及不足如下：

采用传统技术的YAG激光器，通常是水冷却，需要一段预热时间来稳定光学谐振腔，并且YAG设备焊接光斑较大，最小焊点直径一般大于0.4mm，功率密度相对分散，对于薄材料的精密焊接产品而言，此类激光设备功率波动性大，不稳定。针对于本产品很容易造成虚焊或者发热网引脚端变形、焊穿等，导致产品拉力不足、内阻测试不合格，外观不良等，造成产品焊接不良。

焊接定位压合治具目前采用盖板压合，利用盖板的重力，使产品贴合严实。由于产品小且精细，产品定位精度，压合紧密度对焊接质量有很大影响，盖板稍有形变就会导致产品间有间隙不能紧密贴合，导致发热丝网焊穿、虚焊，造成焊接不良。而且此方法将产品装入治具效率低，位置准确度差。

目前焊接工作方式采用激光直输焊接头，焊接头固定于Z轴上处于静止状态，由二维平台带动治具移动来实现焊点的位置间距，即焊接一个焊点工作台就需要移动相应的距离位置，才能实现下个焊点的焊接。此方式对工作台的重复定位精度有非常高的要求，且治具与二维工作台间需要紧密固定，防止因惯性作用使治具发生偏移，导致焊接点位不准，造成焊接不良，而且焊接效率极低。

以上生产方式，产品的良率低于80%，一模40个产品，共320个焊点，45秒钟完成焊接，生产效率低，良率低，造成了很大的材料浪费，时间浪费,增加了成本投入。

二、铭镭激光推出ML-WF-ZJ-2D-QHW100准连续双振镜头激光焊接机原理及焊接工艺方法

如上图所示为双振镜头精密激光焊接机主体结构。设备正常开机后，按照设备操作流程，工控机及控制软件系统开始启动，激光器运行，进入待命状态，当激光器接收到控制软件所给的出光信号后，即可输出激光。所输出的激光为主光路，通过控制软件端口设置切光模组的打开、关闭，实现两个扫描头间的光路切换。

振镜扫描系统将会按照控制软件设置好的焊点程序带动激光运动，并通过F-θ透镜聚焦，使激光作用于工件焊接处，实现产品的有效焊接。两路振镜扫描系统模组的硬件配置一样，所以应用实现的功能一样。

该产品组件需求焊接范围186mm×35mm,针对焊点的需求，选焦距F=170mm的F-θ透镜，焊接范围为100mm×100mm，采用双振镜头并排设计实现该产品的焊接，且双头之间的距离可通过间距调节模组实现，有效焊接范围最大为200mm×100mm，符合该产品焊接需求范围，即振镜扫描系统模组1焊接产品前93mm×35mm位置范围，振镜扫描系统模组2焊接产品后93mm×35mm位置范围，且两光路切换时间在100ms内可完成，很好的实现了双振镜头非移动式拼接焊接。

如图2所示，为负磁吸附焊接治具，正面为引脚导向定位槽，用于固定发热网丝的引脚，引脚直径0.3mm，治具槽宽0.32mm，槽深0.27mm。引脚入槽后，在治具背面圆柱形强力磁铁的吸附作用下，紧贴于槽内壁，引脚在槽内横向移动空间±0.01mm，高出治具上表面0.03mm，便于跟发热网丝无缝贴合。治具两端有产品定位销钉，尺寸距离跟发热网丝模组定位孔对应，将其精准固定，在圆柱形强力磁铁的吸附作用下，发热网丝的引脚端与发热网丝的引脚紧密贴合，如图3所示，此时产品已经具备激光焊接的条件。

工控机及控制软件系统里面，产品焊接程序、切光程序及功率相关参数设定完成后，即可启动焊接。如图4所示为焊接后的产品图，图5所示为单个产品成品图，图6为产品焊接点位放大示意图。

三、综上所述，与同类现有设备或技术相比的优势

铭镭激光ML-WF-ZJ-2D-QHW100双振镜头激光焊接机，激光器采用风冷结构。激光器由固体二极管进行泵浦，因此当激光器不使用时可以完全关闭，并且能够在无需预热时间的情况下即可获得正确的激光功率。由于光纤激光器只有在工艺准备就绪时才被打开，因此可实现更高的正常运行时间，1秒钟可稳定输出40个焊点。焊接光斑小，焊点直径可调至0.3mm内，能量密度集中，焊接稳定且精度高，提高产品外观焊接质量，每个焊点能量均匀，且焊接拉力强度波动范围小，拉力大小基本一致，产品内阻测试稳定，阻值1.1Ω±0.1Ω间，符合该产品的焊接工艺要求。

治具引脚用定位槽定位，发热网丝用定位针定位，两者采用磁铁负磁吸合，使每个产品焊接部位贴合紧密、无间隙，产品装夹方便快捷，并且保证焊接质量的一致性。

采用时间分光方式实现双振镜焊接头间的光路切换，光路切换时间100ms完成，避免治具依靠二维平台移动导致的定位不准，产生焊接不良。此方式生产效率高，即一模四十个产品，共320个焊点，10秒钟完成焊接，相比传统的焊接方法，效率提高了至少3倍以上，良率大于99%，且稳定。