一种用于镀锌钢与铝连接的激光熔-钎焊接工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了用于镀锌钢与铝连接的激光熔-钎焊工艺，包括步骤：(a)对铝材工件靠近焊接区域的表面进行表面处理工艺，以减小其对激光光束的反射；(b)调节激光光束的焦点位于焊接区域上方2～4mm，使照射于焊接区域的激光光斑的直径为5～9mm；(c)采用侧吹式喷射装置对焊接区域喷射保护气体进行保护，其中，所述气体为惰性气体与氮气和/或氧气的混合气体；所述混合气体喷射的方向与焊接方向相反，喷射方向与焊接区域的水平面形成的角度为30～50°，所述混合气体喷射的流速为10～20L/min。本方法能够使铝材工件和镀锌钢工件高效连接，焊缝接头组织性能良好。
【专利说明】一种用于镀锌钢与铝连接的激光熔-钎焊接エ艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及焊接加工【技术领域】，尤其涉及一种用于镀锌钢与铝连接的激光熔-钎焊接エ艺。
【背景技术】
[0002]随着各国对环保问题的重视，结构较轻材料的应用越来越受到人们的重视。铝就是其中之一，铝具有含量丰富，密度小，比強度高导热性能好等优点。目前，钢-铝合金复合结构被广泛应用于航空航天、船舶制造，以及日用产品等领域。铝钢之间的焊接存在着较多的问题，固溶度较低、热物理性能差异较大，极易在两者之间形成脆性金属间化合物，导致焊缝的塑性、任性明显下降，因此实现钢铝之间焊接的エ艺是业界研究是热点。
[0003]实现镀锌钢与铝合金连接的方法当前主要为钎焊，然而钎焊エ艺繁琐，焊接周期长，焊接柔性差，接头力学不高，腐蚀性钎剂的使用还会导致接头的耐蚀性能大大下降，不能满足镀锌钢与铝合金高效连接的要求。
[0004]激光焊接是以高功率聚焦激光束为热源，将激光束直接照射到材料表面，通过激光与材料相互作用，使材料熔融并连接，形成优良焊接接头的エ艺过程。激光焊接可分为脉冲激光焊接和连续激光焊接，按其热力学机制又可分为激光热传导焊接和激光深熔焊接(或称激光深穿透焊接)。激光具有有效控制加热区域，精确控制热输入量，熔池高温停留时间短，可有效控制金属间化合物的数量等优点，在铝钢之间焊接的领域越来越受到重视，合适的激光复合焊接エ艺应用于铝钢之间焊接十分值得研究和探索。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:克服现有技术中之不足，提供ー种用于镀锌钢与铝连接的激光熔-钎焊エ艺，采用激光焊接エ艺通过填充焊料对镀锌钢エ件和铝材エ件进行焊接。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种用于镀锌钢与铝连接的激光熔-钎焊エ艺，采用激光焊接エ艺通过填充焊料对镀锌钢エ件和铝材エ件进行焊接，该エ艺包括步骤:
[0007](a)、对铝材エ件靠近焊接区域的表面进行表面处理工艺，以减小其对激光光束的反射；
[0008](b)、调节激光光束的焦点位于焊接区域上方2?4mm，使照射于焊接区域的激光光斑的直径为5?9mm，其中，所述激光光斑的1/3照射于铝材エ件，所述激光光斑的2/3照射于镀锌钢エ件；其中，激光焊接功率为1.5?1.8KW，焊接速度为1.8?2.5m/min，所述填充焊料为Al-Si合金材料；
[0009](c)、采用侧吹式喷射装置对焊接区域喷射保护气体进行保护，其中，所述气体为惰性气体与氮气和/或氧气的混合气体，在所述混合气体中，按体积比计算，所述惰性气体含量为90% -100%，所述氮气和/或氧气的含量为0-10% ;所述混合气体喷射的方向与焊接方向相反，喷射方向与焊接区域的水平面形成的角度为30?50°，所述混合气体喷射的流速为10?20L/min。
[0010]优选的，在所述混合气体中，按体积比计算，所述惰性气体含量为92%，所述氮气和/或氧气的含量为8%。
[0011]优选的，所述混合气体喷射的方向与焊接区域的水平面形成的角度为35°，所述混合气体喷射的流速为12L/min。
[0012]优选的，调节激光光束的焦点位于焊接区域上方2mm，使照射于焊接区域的激光光斑的直径为5mm。
[0013]优选的，所述激光焊接功率为1.8KW，焊接速度为2m/min。
[0014]优选的，所述表面处理工艺为喷砂处理、砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀、石墨涂层或者氧化处理。
[0015]优选的，所述激光焊接的光源为C02气体激光器或YAG固体激光器。
[0016]优选的，调节激光光束的焦点位于焊接区域上方2mm，使照射于焊接区域的激光光斑的直径为5_，所述激光焊接功率为1.8KW，焊接速度为2m/min ;在所述混合气体中，按体积比计算，所述惰性气体含量为92%，所述氮气和/或氧气的含量为8% ;所述混合气体喷射的方向与焊接区域的水平面形成的角度为35°，所述混合气体喷射的流速为12L/min。
[0017]本发明的有益效果是，本发明采用熔-钎焊エ艺通过填充焊料对镀锌钢エ件和铝エ件进行焊接，通过对铝エ件靠近焊接区域的表面进行表面处理工艺，减小其对激光光束的反射，减小激光能量的损失，提高了焊接质量；调节激光光束的焦点获得直径较大直径的激光光斑，并将激光光斑按照面积比为1: 2分别照射到铝材エ件和镀锌钢エ件上，使铝材エ件和镀锌钢エ件高效连接；并且本发明在焊接过程中采用混合的惰性气体进行保护，焊缝接头组织具有良好的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明进ー步说明。
[0019]图1是本发明实施例中对镀锌钢エ件和铝エ件进行焊接示意图；
[0020]图中:1.激光焊接头，2.激光光束，3、侧吹式喷射装置，4.铝材エ件，5.镀锌钢エ件，6.填充焊料。
【具体实施方式】
[0021]现在结合附图对本发明作进ー步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0022]如图1所示，本实施例提供一种用于镀锌钢与铝连接的激光熔-钎焊エ艺，采用激光焊接エ艺通过填充焊料6对镀锌钢エ件5和铝材エ件4进行焊接，具体的，该エ艺包括步骤:
[0023](a)、对铝材エ件靠近焊接区域的表面进行表面处理工艺，以减小其对激光光束的反射；其中，所述表面处理工艺可以为喷砂处理、砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀、石墨涂层或者是氧化处理；
[0024](b)、调节激光光束2的焦点位于焊接区域上方，高度可以选择为2?4mm，使照射于焊接区域的激光光斑的直径为5?9mm，其中，所述激光光斑的1/3照射于铝材エ件4，所述激光光斑的2/3照射于镀锌钢エ件5 ;其中，激光焊接功率可以选择为1.5?1.8KW，焊接速度可以选择为1.8?2.5m/min，所述填充焊料6为Al_Si合金材料；在本实施例中，调节激光光束2的焦点位于焊接区域上方2mm，使照射于焊接区域的激光光斑的直径为5mm，所述激光焊接功率设定为1.8KW，焊接速度选择为2m/min ；
[0025](c)、采用侧吹式喷射装置3对焊接区域喷射保护气体进行保护，其中，所述气体可以选择为惰性气体与氮气和/或氧气的混合气体，在所述混合气体中，按体积比计算，所述惰性气体含量可以选择为90% -100%，所述氮气和/或氧气的含量可以选择为0-10% ；所述混合气体喷射的方向与焊接方向相反，喷射方向与焊接区域的水平面形成的角度可以选择为30?50°，所述混合气体喷射的流速可以选择为10?20L/min ;本实施例中，在所述混合气体中，按体积比计算，所述惰性气体含量为92%，所述氮气和/或氧气的含量为8% ;所述混合气体喷射的方向与焊接区域的水平面形成的角度为35°，所述混合气体喷射的流速为12L/min。
[0026]在本实施例中，所述激光焊接的光源为C02气体激光器或YAG固体激光器。
[0027]本发明采用熔-钎焊エ艺通过填充焊料对镀锌钢エ件和铝エ件进行焊接，通过对铝エ件靠近焊接区域的表面进行表面处理工艺，减小其对激光光束的反射，减小激光能量的损失，提高了焊接质量；调节激光光束的焦点获得直径较大直径的激光光斑，并将激光光斑按照面积比为1: 2分别照射到铝材エ件和镀锌钢エ件上，使铝材エ件和镀锌钢エ件高效连接；并且本发明在焊接过程中采用混合的惰性气体进行保护，焊缝接头组织具有良好的性能。
[0028]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多祥的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【权利要求】
1.一种用于镀锌钢与铝连接的激光熔-钎焊エ艺，采用激光焊接エ艺通过填充焊料(6)对镀锌钢エ件(5)和铝材エ件(4)进行焊接，其特征在干，该エ艺包括步骤: (a)、对铝材エ件(4)靠近焊接区域的表面进行表面处理工艺，以减小其对激光光束的反射； (b)、调节激光光束(2)的焦点位于焊接区域上方2?4mm，使照射于焊接区域的激光光斑的直径为5?9mm，其中，所述激光光斑的1/3照射于铝材エ件(4)，所述激光光斑的2/3照射于镀锌钢エ件(5);其中，激光焊接功率为1.5?1.8KW，焊接速度为1.8?2.5m/min,所述填充焊料(6)为Al-Si合金材料； (c)、采用侧吹式喷射装置(3)对焊接区域喷射保护气体进行保护，其中，所述气体为惰性气体与氮气和/或氧气的混合气体，在所述混合气体中，按体积比计算，所述惰性气体含量为90% -100%，所述氮气和/或氧气的含量为0-10% ;所述混合气体喷射的方向与焊接方向相反，喷射方向与焊接区域的水平面形成的角度为30?50°，所述混合气体喷射的流速为10?20L/min。
2.根据权利要求1所述的激光熔-钎焊エ艺，其特征在于，在所述混合气体中，按体积比计算，所述惰性气体含量为92%，所述氮气和/或氧气的含量为8%。
3.根据权利要求1所述的激光熔-钎焊エ艺，其特征在于，所述混合气体喷射的方向与焊接区域的水平面形成的角度为35°，所述混合气体喷射的流速为12L/min。
4.根据权利要求1所述的激光熔-钎焊エ艺，其特征在干，调节激光光束(2)的焦点位于焊接区域上方2mm，使照射于焊接区域的激光光斑的直径为5mm。
5.根据权利要求1所述的激光熔-钎焊エ艺，其特征在于，所述激光焊接功率为1.8KW，焊接速度为2m/min。
6.根据权利要求1所述的激光熔-钎焊エ艺，其特征在于，所述表面处理工艺为喷砂处理、砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀、石墨涂层或者氧化处理。
7.根据权利要求1所述的激光熔-钎焊エ艺，其特征在于，所述激光焊接的光源为C02气体激光器或YAG固体激光器。
8.根据权利要求1所述的激光熔-钎焊エ艺，其特征在干，调节激光光束(2)的焦点位于焊接区域上方2mm，使照射于焊接区域的激光光斑的直径为5mm，所述激光焊接功率为1.8KW，焊接速度为2m/min ;在所述混合气体中，按体积比计算，所述惰性气体含量为92%，所述氮气和/或氧气的含量为8%;所述混合气体喷射的方向与焊接区域的水平面形成的角度为35°，所述混合气体喷射的流速为12L/min。
【文档编号】B23K1/005GK103447647SQ201310384366
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】宋仁国, 徐一铭, 孔德军, 陆海, 李海 申请人:张家港市恒运新材料科技有限公司