一種用于鍍鋅鋼與鋁連接的激光熔-釬焊接工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于鍍鋅鋼與鋁連接的激光熔-釬焊工藝，包括步驟：(a)對(duì)鋁材工件靠近焊接區(qū)域的表面進(jìn)行表面處理工藝，以減小其對(duì)激光光束的反射；(b)調(diào)節(jié)激光光束的焦點(diǎn)位于焊接區(qū)域上方2～4mm，使照射于焊接區(qū)域的激光光斑的直徑為5～9mm；(c)采用側(cè)吹式噴射裝置對(duì)焊接區(qū)域噴射保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)，其中，所述氣體為惰性氣體與氮?dú)夂?或氧氣的混合氣體；所述混合氣體噴射的方向與焊接方向相反，噴射方向與焊接區(qū)域的水平面形成的角度為30～50°，所述混合氣體噴射的流速為10～20L/min。本方法能夠使鋁材工件和鍍鋅鋼工件高效連接，焊縫接頭組織性能良好。
【專利說明】一種用于鍍鋅鋼與鋁連接的激光熔-釬焊接エ藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于鍍鋅鋼與鋁連接的激光熔-釬焊接エ藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著各國對(duì)環(huán)保問題的重視，結(jié)構(gòu)較輕材料的應(yīng)用越來越受到人們的重視。鋁就是其中之一，鋁具有含量豐富，密度小，比強(qiáng)度高導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn)。目前，鋼-鋁合金復(fù)合結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶制造，以及日用產(chǎn)品等領(lǐng)域。鋁鋼之間的焊接存在著較多的問題，固溶度較低、熱物理性能差異較大，極易在兩者之間形成脆性金屬間化合物，導(dǎo)致焊縫的塑性、任性明顯下降，因此實(shí)現(xiàn)鋼鋁之間焊接的エ藝是業(yè)界研究是熱點(diǎn)。
[0003]實(shí)現(xiàn)鍍鋅鋼與鋁合金連接的方法當(dāng)前主要為釬焊，然而釬焊エ藝繁瑣，焊接周期長，焊接柔性差，接頭力學(xué)不高，腐蝕性釬劑的使用還會(huì)導(dǎo)致接頭的耐蝕性能大大下降，不能滿足鍍鋅鋼與鋁合金高效連接的要求。
[0004]激光焊接是以高功率聚焦激光束為熱源，將激光束直接照射到材料表面，通過激光與材料相互作用，使材料熔融并連接，形成優(yōu)良焊接接頭的エ藝過程。激光焊接可分為脈沖激光焊接和連續(xù)激光焊接，按其熱力學(xué)機(jī)制又可分為激光熱傳導(dǎo)焊接和激光深熔焊接(或稱激光深穿透焊接)。激光具有有效控制加熱區(qū)域，精確控制熱輸入量，熔池高溫停留時(shí)間短，可有效控制金屬間化合物的數(shù)量等優(yōu)點(diǎn)，在鋁鋼之間焊接的領(lǐng)域越來越受到重視，合適的激光復(fù)合焊接エ藝應(yīng)用于鋁鋼之間焊接十分值得研究和探索。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)中之不足，提供ー種用于鍍鋅鋼與鋁連接的激光熔-釬焊エ藝，采用激光焊接エ藝通過填充焊料對(duì)鍍鋅鋼エ件和鋁材エ件進(jìn)行焊接。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種用于鍍鋅鋼與鋁連接的激光熔-釬焊エ藝，采用激光焊接エ藝通過填充焊料對(duì)鍍鋅鋼エ件和鋁材エ件進(jìn)行焊接，該エ藝包括步驟:
[0007](a)、對(duì)鋁材エ件靠近焊接區(qū)域的表面進(jìn)行表面處理工藝，以減小其對(duì)激光光束的反射；
[0008](b)、調(diào)節(jié)激光光束的焦點(diǎn)位于焊接區(qū)域上方2?4mm，使照射于焊接區(qū)域的激光光斑的直徑為5?9mm，其中，所述激光光斑的1/3照射于鋁材エ件，所述激光光斑的2/3照射于鍍鋅鋼エ件；其中，激光焊接功率為1.5?1.8KW，焊接速度為1.8?2.5m/min，所述填充焊料為Al-Si合金材料；
[0009](c)、采用側(cè)吹式噴射裝置對(duì)焊接區(qū)域噴射保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)，其中，所述氣體為惰性氣體與氮?dú)夂?或氧氣的混合氣體，在所述混合氣體中，按體積比計(jì)算，所述惰性氣體含量為90% -100%，所述氮?dú)夂?或氧氣的含量為0-10% ;所述混合氣體噴射的方向與焊接方向相反，噴射方向與焊接區(qū)域的水平面形成的角度為30?50°，所述混合氣體噴射的流速為10?20L/min。
[0010]優(yōu)選的，在所述混合氣體中，按體積比計(jì)算，所述惰性氣體含量為92%，所述氮?dú)夂?或氧氣的含量為8%。
[0011]優(yōu)選的，所述混合氣體噴射的方向與焊接區(qū)域的水平面形成的角度為35°，所述混合氣體噴射的流速為12L/min。
[0012]優(yōu)選的，調(diào)節(jié)激光光束的焦點(diǎn)位于焊接區(qū)域上方2mm，使照射于焊接區(qū)域的激光光斑的直徑為5mm。
[0013]優(yōu)選的，所述激光焊接功率為1.8KW，焊接速度為2m/min。
[0014]優(yōu)選的，所述表面處理工藝為噴砂處理、砂紙打磨、表面化學(xué)浸蝕、表面鍍、石墨涂層或者氧化處理。
[0015]優(yōu)選的，所述激光焊接的光源為C02氣體激光器或YAG固體激光器。
[0016]優(yōu)選的，調(diào)節(jié)激光光束的焦點(diǎn)位于焊接區(qū)域上方2mm，使照射于焊接區(qū)域的激光光斑的直徑為5_，所述激光焊接功率為1.8KW，焊接速度為2m/min ;在所述混合氣體中，按體積比計(jì)算，所述惰性氣體含量為92%，所述氮?dú)夂?或氧氣的含量為8% ;所述混合氣體噴射的方向與焊接區(qū)域的水平面形成的角度為35°，所述混合氣體噴射的流速為12L/min。
[0017]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明采用熔-釬焊エ藝通過填充焊料對(duì)鍍鋅鋼エ件和鋁エ件進(jìn)行焊接，通過對(duì)鋁エ件靠近焊接區(qū)域的表面進(jìn)行表面處理工藝，減小其對(duì)激光光束的反射，減小激光能量的損失，提高了焊接質(zhì)量；調(diào)節(jié)激光光束的焦點(diǎn)獲得直徑較大直徑的激光光斑，并將激光光斑按照面積比為1: 2分別照射到鋁材エ件和鍍鋅鋼エ件上，使鋁材エ件和鍍鋅鋼エ件高效連接；并且本發(fā)明在焊接過程中采用混合的惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，焊縫接頭組織具有良好的性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步說明。
[0019]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)鍍鋅鋼エ件和鋁エ件進(jìn)行焊接示意圖；
[0020]圖中:1.激光焊接頭，2.激光光束，3、側(cè)吹式噴射裝置，4.鋁材エ件，5.鍍鋅鋼エ件，6.填充焊料。
【具體實(shí)施方式】
[0021]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0022]如圖1所示，本實(shí)施例提供一種用于鍍鋅鋼與鋁連接的激光熔-釬焊エ藝，采用激光焊接エ藝通過填充焊料6對(duì)鍍鋅鋼エ件5和鋁材エ件4進(jìn)行焊接，具體的，該エ藝包括步驟:
[0023](a)、對(duì)鋁材エ件靠近焊接區(qū)域的表面進(jìn)行表面處理工藝，以減小其對(duì)激光光束的反射；其中，所述表面處理工藝可以為噴砂處理、砂紙打磨、表面化學(xué)浸蝕、表面鍍、石墨涂層或者是氧化處理；
[0024](b)、調(diào)節(jié)激光光束2的焦點(diǎn)位于焊接區(qū)域上方，高度可以選擇為2?4mm，使照射于焊接區(qū)域的激光光斑的直徑為5?9mm，其中，所述激光光斑的1/3照射于鋁材エ件4，所述激光光斑的2/3照射于鍍鋅鋼エ件5 ;其中，激光焊接功率可以選擇為1.5?1.8KW，焊接速度可以選擇為1.8?2.5m/min，所述填充焊料6為Al_Si合金材料；在本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)激光光束2的焦點(diǎn)位于焊接區(qū)域上方2mm，使照射于焊接區(qū)域的激光光斑的直徑為5mm，所述激光焊接功率設(shè)定為1.8KW，焊接速度選擇為2m/min ；
[0025](c)、采用側(cè)吹式噴射裝置3對(duì)焊接區(qū)域噴射保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)，其中，所述氣體可以選擇為惰性氣體與氮?dú)夂?或氧氣的混合氣體，在所述混合氣體中，按體積比計(jì)算，所述惰性氣體含量可以選擇為90% -100%，所述氮?dú)夂?或氧氣的含量可以選擇為0-10% ；所述混合氣體噴射的方向與焊接方向相反，噴射方向與焊接區(qū)域的水平面形成的角度可以選擇為30?50°，所述混合氣體噴射的流速可以選擇為10?20L/min ;本實(shí)施例中，在所述混合氣體中，按體積比計(jì)算，所述惰性氣體含量為92%，所述氮?dú)夂?或氧氣的含量為8% ;所述混合氣體噴射的方向與焊接區(qū)域的水平面形成的角度為35°，所述混合氣體噴射的流速為12L/min。
[0026]在本實(shí)施例中，所述激光焊接的光源為C02氣體激光器或YAG固體激光器。
[0027]本發(fā)明采用熔-釬焊エ藝通過填充焊料對(duì)鍍鋅鋼エ件和鋁エ件進(jìn)行焊接，通過對(duì)鋁エ件靠近焊接區(qū)域的表面進(jìn)行表面處理工藝，減小其對(duì)激光光束的反射，減小激光能量的損失，提高了焊接質(zhì)量；調(diào)節(jié)激光光束的焦點(diǎn)獲得直徑較大直徑的激光光斑，并將激光光斑按照面積比為1: 2分別照射到鋁材エ件和鍍鋅鋼エ件上，使鋁材エ件和鍍鋅鋼エ件高效連接；并且本發(fā)明在焊接過程中采用混合的惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，焊縫接頭組織具有良好的性能。
[0028]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多祥的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于鍍鋅鋼與鋁連接的激光熔-釬焊エ藝，采用激光焊接エ藝通過填充焊料(6)對(duì)鍍鋅鋼エ件(5)和鋁材エ件(4)進(jìn)行焊接，其特征在干，該エ藝包括步驟: (a)、對(duì)鋁材エ件(4)靠近焊接區(qū)域的表面進(jìn)行表面處理工藝，以減小其對(duì)激光光束的反射； (b)、調(diào)節(jié)激光光束(2)的焦點(diǎn)位于焊接區(qū)域上方2?4mm，使照射于焊接區(qū)域的激光光斑的直徑為5?9mm，其中，所述激光光斑的1/3照射于鋁材エ件(4)，所述激光光斑的2/3照射于鍍鋅鋼エ件(5);其中，激光焊接功率為1.5?1.8KW，焊接速度為1.8?2.5m/min,所述填充焊料(6)為Al-Si合金材料； (c)、采用側(cè)吹式噴射裝置(3)對(duì)焊接區(qū)域噴射保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)，其中，所述氣體為惰性氣體與氮?dú)夂?或氧氣的混合氣體，在所述混合氣體中，按體積比計(jì)算，所述惰性氣體含量為90% -100%，所述氮?dú)夂?或氧氣的含量為0-10% ;所述混合氣體噴射的方向與焊接方向相反，噴射方向與焊接區(qū)域的水平面形成的角度為30?50°，所述混合氣體噴射的流速為10?20L/min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔-釬焊エ藝，其特征在于，在所述混合氣體中，按體積比計(jì)算，所述惰性氣體含量為92%，所述氮?dú)夂?或氧氣的含量為8%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔-釬焊エ藝，其特征在于，所述混合氣體噴射的方向與焊接區(qū)域的水平面形成的角度為35°，所述混合氣體噴射的流速為12L/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔-釬焊エ藝，其特征在干，調(diào)節(jié)激光光束(2)的焦點(diǎn)位于焊接區(qū)域上方2mm，使照射于焊接區(qū)域的激光光斑的直徑為5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔-釬焊エ藝，其特征在于，所述激光焊接功率為1.8KW，焊接速度為2m/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔-釬焊エ藝，其特征在于，所述表面處理工藝為噴砂處理、砂紙打磨、表面化學(xué)浸蝕、表面鍍、石墨涂層或者氧化處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔-釬焊エ藝，其特征在于，所述激光焊接的光源為C02氣體激光器或YAG固體激光器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔-釬焊エ藝，其特征在干，調(diào)節(jié)激光光束(2)的焦點(diǎn)位于焊接區(qū)域上方2mm，使照射于焊接區(qū)域的激光光斑的直徑為5mm，所述激光焊接功率為1.8KW，焊接速度為2m/min ;在所述混合氣體中，按體積比計(jì)算，所述惰性氣體含量為92%，所述氮?dú)夂?或氧氣的含量為8%;所述混合氣體噴射的方向與焊接區(qū)域的水平面形成的角度為35°，所述混合氣體噴射的流速為12L/min。
【文檔編號(hào)】B23K1/005GK103447647SQ201310384366
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】宋仁國, 徐一銘, 孔德軍, 陸海, 李海 申請人:張家港市恒運(yùn)新材料科技有限公司