专利名称：中空薄壳铝合金活塞体密封的激光焊接方法
技术领域：
本发明涉及激光焊接方法，特别是一种用于汽车空调机的中空薄壳铝合金活塞体密封的激光焊接方法。
背景技术：
铝合金活塞是汽车空调压缩机中的一个关键部件，它通过采用空心结构减轻运动惯量。使压缩机具有低噪音、低能耗、高转速和控制性能好的特点，从而迅速占领汽车市场。
空心铝合金活塞是一个由铝合金盖和一个一端开口的中空圆筒形壳体焊接组成，见图1，要求焊接处强度牢、焊缝无气孔。一般采用电子束焊接或激光焊接。
由于铝合金表面对红外激光具有高达97％以上的反射率，而且铝自身的高导热性，因此对铝的焊接十分困难，再加上在激光焊接活塞的过程中，在焊缝处的加热使活塞内部的气体的压力迅速升高导致在焊缝一周接口时，活塞内的气压大于大气压，气体冲出，形成一个小洞，造成活塞报废。对此，也有采用二次激光焊接的，第一次用低功率激光对焊缝实施封焊，冷却后再用高功率激光进行深熔焊，该方法能提高成品率，但二次激光焊接的效率低，成本高，并且对铝材有过烧现象，拉力强度大大减弱。采用真空激光束焊，需要将工件置于真空室，再把激光束引入置于真空室中的工件上，焊接时须有抽气、放气过程，速度太慢，工效太低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种中空薄壳铝合金活塞体密封的激光焊接方法。该方法应具有真空封焊的焊接性能，又具有大气下深熔焊、方便快捷的特点，降低焊接废品率，提高了生产效率。
本发明的技术解决方案如下
一种中空薄壳铝合金活塞体密封的激光焊接方法，其特点是该方法包括下列步骤①将构成中空薄壳铝合金活塞体的构件活塞盖和一端开口的中空圆筒形壳体进行清洁处理；②将所述的活塞盖的凸出的圆周边压配到所述的中空圆筒形壳体的开口中，形成活塞组配体；③将所述的活塞组配体置于真空加热箱中，加热烘烤，抽真空，排除所述的活塞组配体内的气体，形成负压态活塞组配体；④从真空加热箱中取出负压态活塞组配体置于一台激光焊接机上，在大气中，对处于负压状态下的活塞组配体的活塞盖与中空圆筒形壳体的结合部位迅速进行激光焊接，实现活塞体的密封。
所述的清洁处理，要求达到去油污，无水迹。
所述的活塞组配体的活塞盖的凸出的圆周边和中空圆筒形壳体的开口之间为过盈配合。
所述的在激光焊接时，采用氩气保护焊接面。
所述的激光焊接机采用高功率低阶模激光束进行焊接。
本发明的技术效果主要是由于采取以下五项技术措施实现的1、一个空心铝合金活塞是由一个铝合金活塞盖和一个一端开口的中空圆筒形壳体配合组成。且活塞盖的焊接面与中空圆筒形壳体的焊接面紧密连接，焊接的激光束能沿该结合面聚焦到盖和壳体的焊接表面上。
2、活塞盖和中空圆筒形壳体进行清洗，实现无油污和无水迹。
3、通过压机的压力将活塞盖压入中空圆筒形壳体的开口中，过盈配合，使盖和壳体的圆周面互相紧密连接，作为焊接表面。若活塞很轻松放入壳体内，需要踢除。
4、将压配后的活塞组配体放入带加热功能的真空室内抽真空并进行烘烤。由于活塞盖与壳体之间是机械紧配合，活塞组合体内的空气会慢慢向外渗透，最终达到真空状态。
5、将活塞组合件从真空室中取出，立即置于激光焊接机上，将激光束聚焦到活塞的盖与壳体表面焊缝上进行焊接，由于活塞盖与壳体的过盈配合，大气通过焊缝渗入活塞腔体内有几分钟时间，因此在激光焊接时，活塞腔体内处于负压状态，焊缝一周接口时不会发生腔内气体向外冲出现象。
总体说来，经实验证明，本发明方法具有真空封焊的焊接性能，又具有大气下深熔焊、方便快捷的特点，降低焊接废品率，提高了生产效率。
图1是本发明毛坯活塞盖和中空圆筒形壳体压配一起的活塞组配体示意2是激光焊缝的剖面3是焊缝放大剖面图具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
采用空心活塞目的减轻活塞运动惯量，因此活塞壁应在强度保证下尽可能薄，但是壁太薄，焊接强度受到影响，焊缝容易拉断。因此要求中空圆筒形壳体2的开口处壁放厚，见图2，壳体开口处有一段收口，收口壁厚取决于激光焊缝熔深的拉力强度。活塞盖1的一凸出台阶与壳体的开口孔径(22)应过盈配合，通过压力把活塞盖1压配到中空圆筒形壳体2中，使中空圆筒形壳体2与活塞盖1的结合面贴紧。
本发明方法一个实施例是用于汽车空调压缩机的空心铝合金活塞体密封的激光焊接方法，包括下列步骤
①将构成中空薄壳铝合金活塞体的构件活塞盖1和一端开口的中空圆筒形壳体2进行清洁处理，达到去油污，无水迹；②将所述的活塞盖1的凸出的圆周边12压配到所述的中空圆筒形壳体2的开口21中，形成过盈配合的活塞组配体；③将所述的活塞组配体置于真空加热箱中，加热烘烤，抽真空烘烤1小时，排除所述的活塞组配体内的气体，形成负压态活塞组配体；④从真空加热箱中取出负压态活塞组配体置于一台激光焊接机上，见图3所示，在大气中，采用氩气保护焊接面，对负压状态下的活塞组配体的活塞盖1与中空圆筒形壳体2的结合部位采用高功率低阶模激光束迅速进行激光焊接，实现活塞体的密封。
实施例采用了3000W低阶模激光器。激光束通过聚焦镜M到活塞组配体的焊缝处，旋转活塞并完成了活塞的激光焊接。注意为了防止铝合金焊接时对激光束反射光反馈到激光器内，影响激光器的输出光束质量及放电。要求激光入射光束方向略偏离中空圆筒形壳体2的轴线的垂直方向，见图3。
要保证激光焊接的表面质量，保护气体是很重要的，本实施例采用Ar气保护焊接面。
采用本发明焊接空调压缩机铝合金活塞，经实验测试表明焊缝熔深＞2.3mm，拉脱力＞22KN，疲劳强度测试≥100万次，废品率控制在1％(100万件)，可批量生产。
本发明方法不限制如此，很明显，对任何中空薄壳金属密封体的焊接都实用，都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种中空薄壳铝合金活塞体密封的激光焊接方法，其特征在于该方法包括下列步骤①将构成中空薄壳铝合金活塞体的构件活塞盖(1)和一端开口的中空圆筒形壳体(2)进行清洁处理；②将所述的活塞盖(1)的凸出的圆周边(12)压配到所述的中空圆筒形壳体(2)的开口(21)中，形成活塞组配体；③将所述的活塞组配体置于真空加热箱中，加热烘烤，抽真空，排除所述的活塞组配体内的气体，形成负压态活塞组配体；④从真空加热箱中取出负压态活塞组配体置于一台激光焊接机上，在大气中，对负压状态下的活塞组配体的活塞盖(1)与中空圆筒形壳体(2)的结合部位迅速进行激光焊接，实现活塞体的密封。
2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于所述的清洁处理，要求达到去油污，无水迹。
3.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于所述的活塞组配体的活塞盖(1)的凸出的圆周边(12)和中空圆筒形壳体(2)的开口(21)之间为过盈配合。
4.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于所述的在激光焊接时，采用氩气保护焊接面。
5.根据权利要求1至4任一项所述的激光焊接方法，其特征在于所述的激光焊接机采用高功率低阶模激光束进行焊接。
全文摘要
一种用于中空薄壳铝合金活塞体密封的激光焊接方法，将一铝合金活塞盖压配到一端开口的中空园筒形铝合金壳体上，置于真空室中加热烘烤，抽真空排出壳体内的大气，随即取出在大气中，对负压状况下的盖和壳体结合部实施激光束焊接，达到封闭空心活塞。本发明方法具有真空封焊的焊接性能，又具有大气下深熔焊、方便快捷的特点，降低了焊接废品率，提高了生产效率。
文档编号B23K26/42GK101015881SQ20071003786
公开日2007年8月15日 申请日期2007年3月7日 优先权日2007年3月7日
发明者沈华勤, 归振兴, 钱红斌, 吴德民, 朱佩玲 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所