一种铝合金激光焊接方法与流程

本发明涉及一种激光焊接方法，尤其涉及一种铝合金的激光焊接方法。

背景技术：

铝合金具有密度低、比强度高、比刚度高以及良好的断裂韧性和低的裂纹扩展率，使其在汽车、船舶、坦克制造、压力容器以及航空航天领域有着越来越广泛的应用。下面主要介绍铝合金在航空航天、汽车制造、船舶制造三个领域中的应用。

传统的铝合金焊接方法（如熔化极氩弧焊）所面临的主要问题是：工件在较大的热输入下变形严重，接头强度降低。其中工件的变形需要在后面的矫正工作中浪费大量的时间，这影响了生产效率，增加了制造成本。激光焊接在焊接速度、精度、可靠性、焊接质量、以及实现自动化方面与传统的焊接技术相比都有无可比拟的优势。但是激光焊接铝合金还是有许多问题需要解决，与激光焊接铁等黑色金属相比，激光焊接铝合金的工艺难度大，工件对激光能量的吸收颇为困难，主要表面在铝合金表面对光束的反射和光致等离子体的。因此，实际生产中，需要采用高能量密度激光束才能实现铝合金激光焊接连接，由此带来新的问题是，低沸点的合金元素蒸发烧损非常严重，特别是低沸点的强化合金元素烧损后，焊接接头强度大大降低，影响这一技术的推广应用。

技术实现要素：

本发明的目的是解决目前铝合金激光自熔焊接过程中合金元素蒸发烧损，焊接接头强度大大降低的问题。

本发明的技术方案是提供一种铝合金激光焊接方法，其特征在于。

步骤1：除去第一母材和第二母材上下表面上的杂质，用焊接夹具将第一母材和第二母材准确对接并夹紧。

步骤2：将真空罩连接到激光焊接头上，真空罩可以在激光焊接头上旋转，焊接喷嘴与真空罩距离工件表面的距离可调。

步骤3：将激光焊接头移动到工件上方，使真空罩与工件上表面保持一定距离h。

步骤4：从真空罩的进气口供给干燥的压缩空气。

步骤5：启动激光焊接系统，激光束垂直辐射工件上表面，激光束聚焦光斑大小平均分布在第一母材和第二母材上，完成焊接过程。

进一步地，在步骤1中，第一母材和第二母材在焊接夹具装夹下紧密对接。

进一步地，第一母材和第二母材板厚t为0.5 ~ 3 mm。

进一步地，所述母材为汽车用6000系列铝合金。

进一步地，在步骤2中，真空罩为气旋式真空吸盘。

进一步地，在步骤3中，真空罩与工件表面之间距离h为0.5 mm ~ 1.5 mm。

进一步地，在步骤4中，真空罩的供气压力为1 bar ~ 4 bar。

进一步地，该方法适用于薄板对接焊接头。

本发明的有益效果是。

1）在本发明中，通过简易的气旋式真空罩在激光焊接区域形成局部真空环境，此时相比于大气环境，材料的沸点下降，因此当极高能量密度的激光作用在材料时金属更容易汽化蒸发，一方面相比于大气环境，会有更多的金属熔化和汽化，另一方面金属蒸汽的会比大气环境下低。如此，激光自熔焊接铝合金时，低沸点强化合金元素蒸发烧损大大减少，避免了因强化元素烧损而接头强度降低的问题。

2）在本发明提出的局部真空环境有助于抑制激光致等离子体的产生，避免了光致等离子体对入射激光的逆韧致吸收，从而在获得同样焊接深度的情况下，可以减小激光功率，降低成本。

附图说明

图1是本发明所述铝合金激光焊接方法示意图。

图2是气旋式真空罩的工作原理示意图。

图3是气旋式真空罩俯视图的示意图。

其中：其中：1、第一母材，2、焊接小孔，3、第二母材，4、激光束，5、焊接喷嘴，6、真空罩，7、焊接头，8、真空罩供气口，9、真空罩喷嘴。

具体实施方式

以下将结合附图1-3对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，焊接工件为0.5 mm ~ 3 mm厚的汽车用6000系列铝合金薄板，安装在焊接头上的真空罩在激光焊接区域形成局部真空环境，激光自熔焊接铝合金对接接头时，低沸点强化合金元素蒸发烧损大大减少，避免了因强化元素烧损而接头强度降低的缺陷，实现铝合金薄板激光自熔焊接优质连接。

本发明的技术方案是提供一种铝合金激光焊接方法，其特征在于。

步骤1：除去第一母材1和第二母材3上下表面上的杂质，用焊接夹具将第一母材1和第二母材3准确对接并夹紧。

步骤2：将真空罩6连接到激光焊接头7上，真空罩6可以在激光焊接头7上旋转，焊接喷嘴5与真空罩6距离工件表面的距离可调。

如图2和3所示，气旋式真空罩6工作时，由供气口8进入的高压气体经喷嘴9射出后沿切向进入旋回流腔，在腔内作强回旋运动，由于离心力的作用，在真空罩6的腔内中心产生局部真空。

步骤3：将激光焊接头7移动到工件上方，使真空罩6与工件表面保持一定距离h。

如图1所示，真空罩6与工件表面之间距离h为0.5 mm ~ 1.5 mm。

步骤4：从真空罩6的进气口8供给干燥的压缩空气，供气压力为1 bar ~ 4 bar。

步骤5：启动激光焊接系统，激光束4垂直辐射工件上表面，激光束4聚焦光斑大小平均分布在第一母材1和第二母材3上，完成焊接过程。

在该实施例中，第一母材1和第二母材3板厚为0.5 mm ~ 3 mm。

在该实施例中，激光束为Nd：YAG激光或半导体激光，激光功率为2 kW ~ 4 kW，焊接速度为0.5 m/min～ 3 m/min，激光束聚焦焦距为150 mm ~ 200 mm，离焦量为+3 mm ~ -2 mm，无需保护气体。