【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铝激光焊接中的热裂纹减少
本公开的
大体上涉及激光焊接,并且更具体地涉及叠置的铝合金工件的激光焊接。
技术介绍
激光焊接是金属连接过程,其中激光束被引导到金属工件堆叠以提供能够实现部件金属工件之间的焊接接头的集中热源。通常,两个或更多个金属工件首先彼此对准并堆叠,使得它们的接合表面在期望的焊接部位处叠置并面对。激光束然后被引导到工件堆叠的顶部表面处。从激光束吸收能量产生的热量引发金属工件的熔化,并在工件堆叠内建立熔融焊池。熔融焊池穿透由激光束冲击的金属工件并进入下面的金属工件或多个工件中。当激光束具有足够高的功率密度时,在激光束正下方的熔融焊池内形成小孔(keyhole)(被称为“小孔焊接”的过程)。小孔是在工件堆叠内从金属工件得到的汽化金属柱,并且可以包括等离子体。小孔为将能量吸收到工件堆叠的更深处提供了通道,这进而有利于熔融焊池的更深穿透和更窄的焊池轮廓。因此,通常控制小孔以穿过每个接合界面穿透到工件堆叠中,完全地或部分地穿过最底部的金属工件。一旦激光束冲击工件堆叠的顶部表面,小孔就通常以非常短的时间(毫秒量级)形成。在小孔形成并稳定后,沿着焊接路径移动激光束一小段距离。激光束的这种移动留下紧紧跟随小孔和熔融焊池的对应行进路径的熔融工件材料的尾部。熔融工件材料的这种穿透尾部沿与激光束的向前移动相同的方向冷却并凝固,以提供将工件熔焊在一起的激光焊接接头。许多行业使用激光焊接作为其制造实践的一部分,除了别的之外包括汽车、航空、海运,铁路和建筑物建造行业等。激光焊接是有吸引力的连接过程,因为它只需要单侧接近,可以以减小的凸缘宽度实践,并导致相对小的热影 ...
【技术保护点】
一种激光焊接工件堆叠的方法,所述工件堆叠包括两个或三个铝合金工件,所述方法包括:提供工件堆叠,所述工件堆叠包括至少第一铝合金工件和下面的第二铝合金工件,所述第一铝合金工件和所述下面的第二铝合金工件叠置且彼此接触以在所述工件之间建立第一接合界面,所述第一铝合金工件提供所述工件堆叠的顶部表面;限制所述第一铝合金工件的叠置部分的自由端以防移动远离所述下面的第二铝合金工件;在所述工件堆叠的所述顶部表面处引导激光束以在所述工件堆叠内形成小孔和包围所述小孔的熔融铝合金焊池,所述熔融铝合金焊池至少穿过在所述第一铝合金工件和所述第二铝合金工件之间建立的所述第一接合界面;以及沿焊接区域内的行进路径相对于所述工件堆叠的所述顶部表面传送所述激光束和相关联的所述小孔以及熔融铝合金焊池,所述焊接区域位于所述第一铝合金工件的从所述自由端向内的所述叠置部分内。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光焊接工件堆叠的方法,所述工件堆叠包括两个或三个铝合金工件,所述方法包括:提供工件堆叠,所述工件堆叠包括至少第一铝合金工件和下面的第二铝合金工件,所述第一铝合金工件和所述下面的第二铝合金工件叠置且彼此接触以在所述工件之间建立第一接合界面,所述第一铝合金工件提供所述工件堆叠的顶部表面;限制所述第一铝合金工件的叠置部分的自由端以防移动远离所述下面的第二铝合金工件;在所述工件堆叠的所述顶部表面处引导激光束以在所述工件堆叠内形成小孔和包围所述小孔的熔融铝合金焊池,所述熔融铝合金焊池至少穿过在所述第一铝合金工件和所述第二铝合金工件之间建立的所述第一接合界面;以及沿焊接区域内的行进路径相对于所述工件堆叠的所述顶部表面传送所述激光束和相关联的所述小孔以及熔融铝合金焊池,所述焊接区域位于所述第一铝合金工件的从所述自由端向内的所述叠置部分内。2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一铝合金工件具有第一外表面和第一接合表面,并且所述第二铝合金工件具有第二外表面和第二接合表面,所述第一铝合金工件的所述第一外表面提供所述工件堆叠的所述顶部表面并且所述第二铝合金工件的所述第二外表面提供所述工件堆叠的底部表面,并且其中,所述第一铝合金工件的所述第一接合表面和所述第二铝合金工件的所述第二接合表面叠置并彼此接触以建立所述第一接合界面。3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述工件堆叠还包括位于所述第二铝合金工件下方的第三铝合金工件,所述第一铝合金工件具有第一外表面和第一接合表面,所述第三铝合金工件具有第二外表面和第四接合表面,并且所述第二铝合金工件具有相对的第二接合表面和第三接合表面,其中,所述第一铝合金工件的所述第一外表面提供所述工件堆叠的所述顶部表面,并且所述第三铝合金工件的所述第二外表面提供所述工件堆叠的底部表面,其中,所述第一铝合金工件的所述第一接合表面与所述第二铝合金工件的所述第二接合表面叠置并接触以建立所述第一接合界面,并且其中,所述第三铝合金工件的所述第四接合表面与所述第二铝合金工件的所述第三接合表面叠置并且接触以建立第二接合界面。4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述熔融铝合金焊池穿过所述第一接合界面和所述第二接合界面二者。5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一铝合金工件或所述第二铝合金工件中的至少一个包括不可热处理的铝合金基底,所述不可热处理的铝合金基底包含在0.2wt.%和6.2wt.%之间的镁。6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一铝合金工件或所述第二铝合金工件中的至少一个包括可热处理的铝合金基底,所述可热处理的铝合金基底包含在0.2wt.%和1.5wt.%之间的镁和在0.2wt.%和2.0wt.%之间的硅。7.根据权利要求1所述的方法,其中,限制所述第一铝合金工件的所述叠置部分的所述自由端包括将所述自由端夹持在所述第二铝合金工件上。8.根据权利要求7所述的方法,其中,夹持支撑垫片邻近于所述第一铝合金工件的所述叠置部分的所述自由端设置在所述第二铝合金工件上,并且其中,一个或多个夹持件接合所述第一铝合金工件的第一外表面和所述夹持支撑垫片的上表面并引导向下的力作用在所述第一铝合金工件的所述第一外表面和所述夹持支撑垫片的所述上表面上。9.根据权利要求1所述的方法,其中,限制所述第一铝合金工件的所述叠置部分的所述自由端包括将所述自由端点焊到所述第二铝合金工件。10.根据权利要求9所述的方法,其中,将所述自由端点焊到所述第二铝合金工件包括:使用所述激光束在所述第一铝合金工件的所述自由端和所述下面的第二铝合金工件之间形成一个或多个焊点,之后在所述工件堆叠的所述顶部表面上引导所述激光束,并沿着所述焊接区域内的焊接路径传送所述激光束。11.根据权利要求1所述的方法,其中,所述激光束相对于所述工件堆叠的所述顶部表面沿着线性行进路径被传送,以在至少所述第一铝合金工件和所述第二铝合金工件之间形成线性激光焊接接头。12.一种激光焊接工件堆叠的方法,所述工件堆叠包括两个或三个铝合金工件,所述方法包括:提供工件堆叠,所述工...
【专利技术属性】
技术研发人员:HP王,MG波斯,BE卡尔森,F卢,H崔,
申请(专利权)人:通用汽车环球科技运作有限责任公司,上海交通大学,
类型:发明
国别省市:美国,US
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