一种钢-铝激光振镜焊接方法技术

本发明专利技术公开一种钢

【技术实现步骤摘要】
一种钢
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铝激光振镜焊接方法


[0001]本专利技术属于激光焊接
，尤其涉及一种钢
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铝激光振镜焊接方法。

技术介绍

[0002]长期以来，钢铁一直是汽车车身主要的使用材料，但是在环境污染日益严重的今天，通过轻量化设计实现汽车节能减排已迫不容缓，因此轻质铝合金材料受到汽车厂家的欢迎。铝合金具有质量轻、强度高、较高的耐腐蚀性能和优异的机械加工性能等优势，被广泛应用于航天、航空和汽车行业。许多汽车制造商采用全铝合金来制造汽车，但人们发现全铝汽车虽然成功实现了整车重量的减轻，但是相比以往的钢制汽车，安全性能有所降低，此外制造成本和销售价格也比较高。在汽车轻量化全面开展的现在，铝
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钢异种材料焊接正是实现汽车轻量化的有效手段之一。
[0003]由于钢与铝在熔点、密度、热膨胀系数等物理和化学性能上的差异比较大，导致铝
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钢焊接处极易在界面处生成脆性的Fe
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Al金属间化合物，从而导致工件的强度和韧性均无法满足实际生产要求。传统的焊接技术如摩擦焊、扩散焊、点焊、钎焊等已经很难解决铝
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钢异种材料焊接中遇到的问题。
[0004]激光焊接的热影响小、能量密度高、焊接速度快、焊后变形小、焊接接头质量高，因此激光焊接技术在各种生产制造中的应用越来越广泛。所以，采用激光对铝
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钢异种材料焊接成为研究热点。目前关于铝
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钢异种材料激光焊接的研究往往添加了中间元素，例如添加焊丝、中间层或者母材表面电镀等方法，这样虽然可以阻止焊接过程中产生脆性Fe
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Al金属间化合物，但也会导致生产成本的提高，而且目前添加中间元素对焊接性能的影响研究并不明确，例如添加Ni会降低脆性Fe
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Al金属间化合物的产生，但也会导致生成脆性Ni
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Al金属间化合物，对于焊接性能的提升很小。
[0005]所以现在需要一种钢
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铝激光振镜焊接方法来解决上述的技术问题。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种钢
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铝激光振镜焊接方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种钢
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铝激光振镜焊接方法，包括以下步骤：步骤一：预处理焊接材料；分别对待焊接的铝板和钢板进行预处理；步骤二：固定焊接材料；将待焊接的钢板和铝板按照钢板在上铝板在下的顺序摆放到工作台上，并通过固定夹具使钢板与铝板的接触面贴紧；步骤三：设置焊接设备和参数；在焊接材料的上方设置焊接器和侧吹管，侧吹管与焊接位置对应设置；步骤四：焊接进行；按照设定的参数对焊接区域进行焊接，焊接的轨迹为等间距的螺旋形；焊接的过程中侧吹管供给保护性气体。
[0008]优选的，步骤一中，对铝板和钢板的预处理包括砂纸打磨，然后再进行碱洗和酸洗，去除表面的杂质层，最后将预处理的焊接区域擦干。
[0009]优选的，步骤三中，焊接器为激光器和振镜的结合；其中，振镜为PSI振镜，准直镜为80mm，焦距为400mm，激光器为单模500w连续激光器。
[0010]优选的，步骤四中，焊接时激光功率为200W，焊接速度为40mm/s
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50mm/s。
[0011]优选的，步骤四中，焊接轨迹的螺旋形直径为2.5mm，摆动重复率0.5，焊接的线速度为240mm/s。
[0012]优选的，保护性气体为空气，供给方式为直吹。
[0013]优选的，步骤四中，焊接方式为搭接焊缝，焊缝的长度为20mm
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30mm。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：本专利技术采用的焊接过程直接在钢板和铝板之间形成熔池焊接，不采用中间金属夹层，既降低了焊接成本也简化了焊接过程，提高了焊接速度；焊接的过程中侧吹管用空气作为保护性气体侧吹，既能起到保护振镜免受金属蒸汽和熔渣溅射的作用，而且使用空气而不是特殊气体，减少了焊接成本；焊接过程中焊接轨迹为连续的螺旋形，相比传统激光头焊接，大大提高了焊接速度和焊接精度，而且这样也抑制了脆性金属间化合物的产生，有效提高焊接的质量。
[0015]本专利技术的焊接方法提高了焊接的速度和焊接的质量，降低了焊接的成本，操作更加方便，方便大面积自动化的应用。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本专利技术钢
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铝激光振镜焊接方法示意图；图2为本专利技术焊接轨迹示意图；图中：1、钢板；2、铝板；3、焊接器；4、侧吹管。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0019]参照图1
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图2所示，本实施例提供一种钢
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铝激光振镜焊接方法，包括以下步骤：步骤一：预处理焊接材料；分别对待焊接的铝板2和钢板1进行预处理；步骤二：固定焊接材料；将待焊接的钢板1和铝板2按照钢板1在上铝板2在下的顺序摆放到工作台上，并通过固定夹具使钢板1与铝板2的接触面贴紧；步骤三：设置焊接设备和参数；在焊接材料的上方设置焊接器3和侧吹管4，侧吹管4与焊接位置对应设置；步骤四：焊接进行；按照设定的参数对焊接区域进行焊接，焊接的轨迹为等间距的螺旋形；焊接的过程中侧吹管4供给保护性气体。
[0020]本专利技术采用的焊接过程直接在钢板1和铝板2之间形成熔池焊接，不采用中间金属
夹层，既降低了焊接成本也简化了焊接过程，提高了焊接速度；焊接的过程中侧吹管4用空气作为保护性气体侧吹，既能起到保护振镜免受金属蒸汽和熔渣溅射的作用，而且使用空气而不是特殊气体，减少了焊接成本；焊接过程中焊接轨迹为连续的螺旋形，相比传统激光头焊接，大大提高了焊接速度和焊接精度，而且这样也抑制了脆性金属间化合物的产生，有效提高焊接的质量。
[0021]进一步的，现有的异种材料焊接的轨迹一般为直线，但是本实施例中为了提升穿透力减小热影响，焊接采用的单模激光器，形成的直线焊缝熔宽会比较窄，螺旋线相对直线，相当于增加的线性长度从而熔宽也得到增加；同时异种材料焊接，低熔点材料在上高熔点在下，所以对热输入控制要求比较高，直线型焊缝就会需要更大的热输入，上层材料烧损会比较严重，表面飞溅凹坑会比较严重，同时会降低强度；并且直线焊缝是具有方向性的焊接钉扎，这样不利于复杂受力环境下产品的稳定连接，更容易产生应力集中造成疲劳断裂；因此本实施例使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢
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铝激光振镜焊接方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：预处理焊接材料；分别对待焊接的铝板（2）和钢板（1）进行预处理；步骤二：固定焊接材料；将待焊接的钢板（1）和铝板（2）按照钢板（1）在上铝板（2）在下的顺序摆放到工作台上，并通过固定夹具使钢板（1）与铝板（2）的接触面贴紧；步骤三：设置焊接设备和参数；在焊接材料的上方设置焊接器（3）和侧吹管（4），侧吹管（4）与焊接位置对应设置；步骤四：焊接进行；按照设定的参数对焊接区域进行焊接，焊接的轨迹为等间距的螺旋形；焊接的过程中侧吹管（4）供给保护性气体。2.根据权利要求1所述的钢
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铝激光振镜焊接方法，其特征在于：步骤一中，对铝板（2）和钢板（1）的预处理包括砂纸打磨，然后再进行碱洗和酸洗，去除表面的杂质层，最后将预处理的焊接区域擦干。3.根据权利要求1所述的钢
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铝激光振镜焊接方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张福平，周琛，曹栗，徐红星，
申请(专利权)人：江苏先进光源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：