一种泡沫铝合金板的激光焊按方法技术

一种泡沫铝合金板的激光焊按方法，包括以下步骤：S1、根据泡沫铝合金板尺寸，建立几何模型、设定加工轨迹；S2、对泡沫铝合金块体进行表面处理；S3、设定激光器加工参数；S4、激光器按照S1设定的加工轨迹对泡沫铝合金块体表面对接处进行熔化焊接；S5、将步骤S4所得的泡沫铝合金板翻转180°，重复步骤S4，直至完成泡沫铝合金块表面对接处的焊接接合；S6、对步骤S5所得泡沫铝合金板进行清洁、干燥处理并储存。本发明专利技术通过优化工艺参数，精确控制泡沫铝合金板的尺寸、规格，可对不同厚度、尺寸规格的泡沫铝合金块体进行直接激光熔化焊接，具有可控性高，同时也能保证焊缝接头处的结构性能同泡沫铝合金的性能具有一致性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光制备功能结构材料
，具体涉及一种泡沫铝合金板的激光焊按方法。
技术介绍
泡沫铝合金是一种结构与功能一体化的新型材料，其以铝或铝合金为基体，通过在基体中掺加添加剂后经过发泡工艺而成。其内部含有大量气孔，孔隙率为40％～90％左右，同时兼有金属和气泡特征。泡沫铝合金有很多优异的性能，比如密度小、高吸收冲击能强、耐高温、防火功用强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强、有过滤功能、易加工、易装置、成型精度高、可进行外表涂装，具有优秀的物理性能、化学性能和力学性能以及可回收性。泡沫铝合金的这些优异性能使其在当今的材料领域具有宽广的使用前景，是非常具有开发前景的工程材料，特别是在交通运输工业，航天事业和建筑构造工业等方面，可以用作轻质装潢建筑材料、阻燃材料、轻化工催化剂、热交换器，起到隔音消声、电磁屏蔽、减震抗冲击等作用，是一种应用面较广的结构-功能一体化材料。泡沫铝合金很容易进行机械加工，能被电锯切割成不同的规格和尺寸，能较为容易地对泡沫铝合金进行钻孔和铆接，也能对泡沫铝合金进行弯曲和压花，还能用黏接剂将泡沫铝合金进行粘接。但在要求比较高的应用场合，为了保证材料性能的一致性，需要进行焊接，由于泡沫铝合金独特的结构特性，使得它的焊接具有较大难度，也较难焊接成型。针对泡沫铝合金焊接成型度差的问题，加快了对泡沫铝合金焊接方法的研究，现有专利如：泡沫铝夹芯复合板的焊接方法(申请号：200810018812.3)、采用可发泡钎料焊接泡沫铝及铝合金的方法(申请号：200810124682.1)、一种泡沫铝刮擦振动焊接方法(申请号：200810209758.0)、一种泡沫铝材料的瞬间液相扩散焊接方法(申请号：201010298238.9)、一种泡沫铝绿色包装材料的激光焊接方法及其应用(申请号：201210149957.3)等，以上专利提供的泡沫铝的焊接方法，一方面受限于泡沫铝合金的尺寸大小，另一方面也不能保证焊缝接头处的性能同泡沫铝合金一致。因此，针对上述技术限制，同时充分发挥泡沫铝合金的优异性能，有必要提出一种更为简单、可控的泡沫铝合金板的激光焊按方法，以实现泡沫铝合金的良好焊接，扩大泡沫铝合金板的应用范围。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的提供一种泡沫铝合金板的激光焊按方法，采用激光直接熔化焊接，摒弃了传统利用在真空中进行钎焊的方法，突破了对焊接尺寸和设备规格的限制。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种泡沫铝合金板的激光焊按方法，包括以下步骤：S1、根据所需制备的泡沫铝合金板的尺寸，建立几何模型、设定加工轨迹并制作相应的夹具；S2、对泡沫铝合金块体进行表面处理；S3、设定激光器激光加工参数；S4、激光器按照S1设定的加工轨迹对两块泡沫铝合金块体表面对接处进行熔化焊接加工；S5、将步骤S4所得的泡沫铝合金板翻转180°，重复步骤S4，直至完成两块泡沫铝合金块表面对接处的焊接接合，制得所需泡沫铝合金板；S6、对步骤S5所得的泡沫铝合金板拆除夹具进行清洁、干燥处理并储存。优选的，所述步骤S1具体包括，根据泡沫铝合金板的尺寸数据，建立几何模型，设定加工轨迹，采用夹具对相邻的两块泡沫铝合金块体进行夹持定位，并用建筑玻璃覆盖焊接处的焊缝；所述尺寸数据包括：泡沫铝合金块体的孔径大小、面积大小，加工轨迹即为扫描轨迹。优选的，所述泡沫铝合金块体的孔径为0μm≤D≤5000μm，其中D为泡沫铝合金块体泡沫孔的平均直径。优选的，所述步骤S2中的泡沫铝合金块体为泡沫铝-硅合金块体、泡沫铝块体、泡沫铝-锰合金块体、泡沫铝-锌合金块体、泡沫铝-铜合金块体、泡沫铝-镁合金块体的其中一种；所述表面处理步骤为利用氢氧化钠溶液作为清洁剂对泡沫铝合金块体进行表面清洗，然后使用钢丝刷对表面焊接区域进行清理，经过无水酒精清洗，并使用冷风吹干。优选的，所述步骤S3中的激光器采用波长范围为800～1070nm的固体激光器。优选的，所述步骤S3中的激光加工参数为：激光光斑直径500μm≤d≤5000μm，激光能量2000W≤P≤6000W，扫描速度20mm·s-1≤V≤66mm·s-1。优选的，所述激光光斑直径d、激光能量P符合关系式：其中Pdensity为激光能量系数，Pdensity≥240W·mm-2。优选的，所述步骤S4中，对两块泡沫铝合金块体表面对接处使用焊接添加料进行激光熔化焊接；所述焊接添加料为铝-硅混合粉末，其中硅的百分含量为7％≤Si％≤13％，且混合有镁粉，其百分含量为0％≤Mg≤1％，同时需要添加TiH2，其百分含量为0.2％＜TiH2％≤1％，在使用前进行球磨1～2h。优选的，所述步骤S5中，当泡沫铝合金块体的厚度10mm＜h≤20mm时，将步骤S4所得的泡沫铝合金板进行翻转180°操作。优选的，所述步骤S6具体包括，将步骤S5所得的泡沫铝合金板放置在蒸馏水中施加超声波进行震荡清洗，冷风吹干后放置在干燥皿中进行储藏。与现有技术相比，本专利技术提供的一种泡沫铝合金板的激光焊按方法，通过优化工艺参数，精确控制泡沫铝合金板的尺寸、规格，可对不同厚度、尺寸规格的泡沫铝合金块体进行直接激光熔化焊接，具有可控性高，同时也能保证焊缝接头处的结构性能同泡沫铝合金的性能具有一致性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的泡沫铝合金板的激光焊按方法的流程图；图2为本专利技术提供的泡沫铝合金板的激光焊按方法的焊接示意图。附图中涉及的附图标记和组成部分说明：1、激光束；2、建筑玻璃；3、泡沫铝合金块体；4焊接添加料。具体实施方式现有的泡沫铝的焊接方法，一方面受限于泡沫铝合金的尺寸大小，另一方面也不能保证焊缝接头处的性能同泡沫铝合金一致。因此，针对上述技术限制，同时充分发挥泡沫铝合金的优异性能，本专利技术提供一种更为简单、可控的泡沫铝合金板的激光焊按方法，以实现泡沫铝合金的良好焊接，扩大泡沫铝合金板的应用范围。参见图1所示，具体括以下步骤：S1、根据泡沫铝合金块体的尺寸数据，建立几何模型，设定加工轨迹，采用夹具对相邻的两块泡沫铝合金块体进行夹持定位，并用建筑玻璃覆盖焊接处的焊缝。其中尺寸数据包括：泡沫铝合金块体的孔径大小、面积大小，加工轨迹即为扫描轨迹。本专利技术泡沫铝合金块体的孔径为0μm≤D≤5000μm，其中D为泡沫铝合金块体泡沫孔的平均直径。S2、对泡沫铝合金块体进行表面处理。本专利技术制备所采用的泡沫铝合金块体为泡沫铝-硅合金块体、泡沫铝块体、泡沫铝-锰合金块体、泡沫铝-锌合金块体、泡沫铝-铜合金块体、泡沫铝-镁合金块体的其中一种。表面处理的步骤为，利用氢氧化钠溶液作为清洁剂对泡沫铝合金块体进行表面清洗，然后使用钢丝刷对表面焊接区域进行清理，经过无水酒精清洗，并使用冷风吹干。S3、设定激光器激光加工参数。本专利技术所采用的激光器为波长范围为800～1070nm的固体激光器。根据本方法制备的泡沫铝合金板的孔径大小及泡沫铝合金块体的自身属性，设定激光加工参数为：激光光斑直径500μm≤d≤5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种泡沫铝合金板的激光焊按方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、根据所需制备的泡沫铝合金板的尺寸，建立几何模型、设定加工轨迹并制作相应的夹具；S2、对泡沫铝合金块体进行表面处理；S3、设定激光器激光加工参数；S4、激光器按照S1设定的加工轨迹对两块泡沫铝合金块体表面对接处进行熔化焊接加工；S5、将步骤S4所得的泡沫铝合金板翻转180°，重复步骤S4，直至完成两块泡沫铝合金块表面对接处的焊接接合，制得所需泡沫铝合金板；S6、对步骤S5所得的泡沫铝合金板拆除夹具进行清洁、干燥处理并储存。

【技术特征摘要】
1.一种泡沫铝合金板的激光焊按方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、根据所需制备的泡沫铝合金板的尺寸，建立几何模型、设定加工轨迹并制作相应的夹具；S2、对泡沫铝合金块体进行表面处理；S3、设定激光器激光加工参数；S4、激光器按照S1设定的加工轨迹对两块泡沫铝合金块体表面对接处进行熔化焊接加工；S5、将步骤S4所得的泡沫铝合金板翻转180°，重复步骤S4，直至完成两块泡沫铝合金块表面对接处的焊接接合，制得所需泡沫铝合金板；S6、对步骤S5所得的泡沫铝合金板拆除夹具进行清洁、干燥处理并储存。2.根据权利要求1所述的一种泡沫铝合金板的激光焊按方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括，根据泡沫铝合金板的尺寸数据，建立几何模型，设定加工轨迹，采用夹具对相邻的两块泡沫铝合金块体进行夹持定位，并用建筑玻璃覆盖焊接处的焊缝；所述尺寸数据包括：泡沫铝合金块体的孔径大小、面积大小，加工轨迹即为扫描轨迹。3.根据权利要求2所述的一种泡沫铝合金板的激光焊按方法，其特征在于：所述泡沫铝合金块体的孔径为0μm≤D≤5000μm，其中D为泡沫铝合金块体泡沫孔的平均直径。4.根据权利要求1所述的一种泡沫铝合金板的激光焊按方法，其特征在于：所述步骤S2中的泡沫铝合金块体为泡沫铝-硅合金块体、泡沫铝块体、泡沫铝-锰合金块体、泡沫铝-锌合金块体、泡沫铝-铜合金块体、泡沫铝-镁合金块体的其中一种；所述表面处理步骤为利用氢氧化钠溶液作为清洁剂对泡沫铝合金块体进行表面清洗，然后使用钢丝刷对表面焊接区域进行清理，经过无水酒精清洗，并使用冷风吹...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，陈长军，刘畅，任博，郑祖山，胡增荣，王晓南，黄勇，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32