一种镀铝钢-铝合金的焊接方法技术

本发明专利技术提供了一种镀铝钢‑铝合金的焊接方法，包括以下步骤：A)将镀铝钢和铝合金的表面分别进行清洗；B)将清洗后的镀铝钢和清洗后的铝合金以交叠方式部分搭接后进行激光焊接；本申请通过激光焊接技术精准控制焊接热输入、焊接结构设计及熔深控制，从而实现镀铝钢不完全熔透，镀铝钢基体与铝合金基体不形成熔池，而使得镀铝钢表面的Al‑Si层与铝合金基体在焊接热循环的作用下熔合形成良好的冶金结合，抑制了界面处新的Fe‑Al金属间化合物的形成与长大，仅有Al‑Si层与镀铝钢基体间原有的Fe‑Al金属间化合物层，从而实现了镀铝钢‑铝合金异种材料的高效优质连接。

A welding method of aluminized steel aluminum alloy

【技术实现步骤摘要】
一种镀铝钢-铝合金的焊接方法
本专利技术涉及铝/钢异种材料的焊接
，尤其涉及一种镀铝钢-铝合金的焊接方法。
技术介绍
目前，在汽车领域，传统的全钢车身已不满足汽车轻量化的需求。铝合金作为一种典型的轻质金属，已逐步用于代替传统的钢铁材料，从而达到显著降低汽车车身重量的目的。但是鉴于经济性和安全性的综合考虑，车身部分结构仍需要使用钢铁材料，因此钢-铝混合车身则成为目前的主要研究热点。钢-铝混合车身的运用与发展则必须解决解决钢铁材料和铝合金的焊接问题。然而，由于钢与铝的物理化学性能差异较大，钢/铝焊接接头极易在界面处生成脆性的Fe-Al金属间化合物，使得焊接的强度和韧性均无法满足实际生产需求，严重制约了钢-铝混合车身的进一步发展。因此，避免Fe-Al金属间化合物的生成，进而保证镀铝钢-铝合金异种材料的高效连接，且具有较高的焊接强度和韧性是十分必要的。为了解决上述问题，镀铝钢-铝合金异种材料焊接方法的提供是迫切的。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种镀铝钢-铝合金的焊接方法，该焊接方法可实现镀铝钢-铝合金的冶金结合，明显提高镀铝钢-铝合金的激光焊接接头的抗拉强度。有鉴于此，本申请提供了一种镀铝钢-铝合金的焊接方法，包括以下步骤：A)将镀铝钢和铝合金的表面分别进行清洗；B)将清洗后的镀铝钢和清洗后的铝合金以交叠方式部分搭接后进行激光焊接；所述激光焊接的功率为1000～5000W；所述激光焊接的速率为1～10m/min；所述激光焊接的离焦量为+10～+25mm或-10～-25mm；所述激光焊接的光斑直径为0.1～0.5mm。优选的，所述镀铝钢的厚度为0.8～3.0mm，所述铝合金的厚度为0.8～3.0mm。优选的，所述镀铝钢表面的Al-Si镀层的厚度为20～40μm，过渡层Fe-Al金属间化合物层的厚度为5～10μm。优选的，步骤B)具体为：将清洗后的镀铝钢和清洗后的铝合金以交叠方式部分搭接形成焊接接头，且所述清洗后的镀铝钢近激光焊接的激光焊头端，并以焊接夹具使所述镀铝钢和所述铝合金紧密接触。优选的，所述焊接夹具的夹紧力为100～3000N。优选的，所述激光焊接的扫描轨迹为“∞”、圆形或直线型。优选的，所述激光焊接的功率为2000～3000W。优选的，所述激光焊接的速率为3～7mm/min。优选的，所述激光焊接的光斑直径为0.2～0.4mm。优选的，所述激光焊接的焊缝宽度为1.0～2.0mm。本申请提供了一种镀铝钢-铝合金的焊接方法，其采用直接激光焊接的方法实现了镀铝钢和铝合金的焊接，在激光焊接的过程中通过控制功率、速率、离焦量和光斑直径，实现了焊接热输入、焊接结构设计和熔深控制的精确控制，从而实现了镀铝钢不完全熔透，镀铝钢基体与铝合金基体不形成熔池，而使得镀铝钢表面的Al-Si层和铝合金基体在焊接热循环的作用下熔合形成良好的冶金结合，抑制了界面处新的Fe-Al金属间化合物的形成与长大，仅有Al-Si层与镀铝钢基体间原有的Fe-Al金属间化合物层，从而实现了镀铝钢-铝合金的高效优质连接，使得镀铝钢和铝合金的抗拉强度可达120～150MPa。附图说明图1为本专利技术镀铝钢-铝合金的焊接示意图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术提出了一种适用于复杂零部件的加工和降低生产成本的镀铝钢-铝合金异种直接激光焊接方法。该方法的主要技术原理如下：相比于搅拌摩擦焊技术，激光焊接技术作为一种非接触焊接方式，其对焊接工装和操作空间要求明显降低，可实现复杂零部件的加工；其具备高速焊接的特点，焊接效率高，降低了生产成本。对于钢/铝异种激光焊接接头而言，能否获得高质量的激光焊接接头，只需要抑制Fe-Al冶金反应，减少或抑制界面处脆性的Fe-Al金属间化合物的析出。因此对于镀铝钢和铝合金激光焊接接头而言，通过调整焊接参数精准控制焊接熔深，通过热循环的作用使得镀铝钢和铝合金搭接处的Al-Si镀层与铝合金发生冶金结合，同时保证铝合金基体和镀铝钢基体不形成熔池，可有效抑制新的Fe-Al金属间化合物的形成与生长，实现镀铝钢-铝合金异种材料的高效优质连接。而激光焊接技术可精准控制焊接热输入，因此可实现上述设计效果。具体的，本专利技术实施例公开了一种镀铝钢-铝合金的焊接方法，包括以下步骤：A)将镀铝钢和铝合金的表面分别进行清洗；B)将清洗后的镀铝钢和清洗后的铝合金以交叠方式部分搭接后进行激光焊接；所述激光焊接的功率为1000～5000W；所述激光焊接的速率为1～10m/min；所述激光焊接的离焦量为+10～+25mm或-10～-25mm；所述激光焊接的光斑直径为0.1～0.5mm。在实现镀铝钢和铝合金的焊接的过程中，本申请首先将镀铝钢和铝合金的表面分别进行清洗，以清洗表面油污，且无需去除镀铝钢表面的Al-Si层。所述清洗的试剂与清洗的方法按照本领域技术人员熟知的技术手段进行，对此本申请没有特别的限制。在本申请中，所述镀铝钢的厚度为0.8～3.0mm，铝合金的厚度为0.8～3.0mm，在具体实施例中，所述镀铝钢的厚度为1.0～2.0mm，所述铝合金的厚度为1.0～2.0mm。在镀铝钢中其表面的Al-Si镀层的厚度为20～40μm，过渡层Fe-Al金属间化合物的厚度为5～10μm。在镀铝钢和铝合金分别清洗之后，则将清洗后的镀铝钢和清洗收的铝合金以交叠方式部分搭接后进行激光焊接；更具体的，将清洗后的镀铝钢和铝合金以交叠方式部分搭接形成焊接接头，且镀铝钢近激光焊接的激光焊头端(如图1中的镀铝钢在上，铝合金在下的搭接方式)，所述焊接接头的长度为5～15μm。所述镀铝钢和所述铝合金搭接完成后则置于工作台上，并使用焊接夹具使两者紧密接触，以利于后期激光焊接；所述焊接夹具的夹紧力为100～3000N，在具体实施例中，所述焊接夹具的夹紧力为500～1000N。按照本专利技术，在上述准备工作完成后，则将镀铝钢和铝合金进行激光焊接；在焊接过程中，焊接功率、焊接速率、离焦量、光斑直径以及扫描轨迹共同决定焊接热输出，因此上述参数直接影响焊缝的深度和热影响区的宽度和范围，而热影响区的范围的宽度主要是扩大Al-Si镀层与铝合金基体冶金结合的面积，提高焊接接头的承载力；同时上述参数的控制可精确控制焊接熔深，通过热循环的作用使得镀铝钢和铝合金搭接处的Al-Si层与铝合金发生冶金结合，而保证铝合金基体和镀铝钢基体不形成熔池，可有效抑制新的Fe-Al金属间化合物的形成与生长。鉴于上述理论，则所述激光焊接的功率为1000～5000W，在具体实施例中，所述激光焊接的功率为2000～3000W。所述激光焊接的速率为1～10m/min，在具体实施例中，所述激光焊接的速率为3～7m/min。所述激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镀铝钢-铝合金的焊接方法，包括以下步骤：/nA)将镀铝钢和铝合金的表面分别进行清洗；/nB)将清洗后的镀铝钢和清洗后的铝合金以交叠方式部分搭接后进行激光焊接；/n所述激光焊接的功率为1000～5000W；/n所述激光焊接的速率为1～10m/min；/n所述激光焊接的离焦量为+10～+25mm或-10～-25mm；/n所述激光焊接的光斑直径为0.1～0.5mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种镀铝钢-铝合金的焊接方法，包括以下步骤：
A)将镀铝钢和铝合金的表面分别进行清洗；
B)将清洗后的镀铝钢和清洗后的铝合金以交叠方式部分搭接后进行激光焊接；
所述激光焊接的功率为1000～5000W；
所述激光焊接的速率为1～10m/min；
所述激光焊接的离焦量为+10～+25mm或-10～-25mm；
所述激光焊接的光斑直径为0.1～0.5mm。


2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述镀铝钢的厚度为0.8～3.0mm，所述铝合金的厚度为0.8～3.0mm。


3.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其特征在于，所述镀铝钢表面的Al-Si镀层的厚度为20～40μm，过渡层Fe-Al金属间化合物层的厚度为5～10μm。


4.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，步骤B)具体为：
将清洗后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙茜，陈夏明，王晓南，胡增荣，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32