一种硬质铝合金薄板的激光焊接方法与流程

本发明属于激光焊接技术领域，特别是涉及一种硬质铝合金薄板的激光焊接方法。

【背景技术】

铝、镁、钛及其合金作为轻型材料，其应用是越来越广，特别是在汽车和轻轨制造行业。焊接气孔和裂纹是铝、镁及其合金之间的焊接难点，异种材料的铝、镁及其合金之间的焊接裂纹倾向更大。另外，特殊的焊接位置和焊接结构更是会影响到焊接热裂程度。激光填丝焊接方式是解决焊接气孔和裂纹的最好选择，但填丝焊接方式将会带来焊后处理成本加大的问题。

因此，有必要提供一种新的硬质铝合金薄板的激光焊接方法来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种硬质铝合金薄板的激光焊接方法，提供良好的焊接环境，保障焊接质量，同时免去了焊接前后的清理过程，实现了裂纹倾向大的铝镁合金的完美无缺陷焊接。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种硬质铝合金薄板的激光焊接方法，其包括以下步骤：

1)取待焊接的工件a和工件b，在所述工件a上加工一深度与所述工件b厚度相等的下沉垂直面；

2)将所述工件b放置在所述下沉垂直面上且与所述工件b用夹具进行对接定位；

3)使用刨刀机构在焊缝表面加工形成一v型坡口；

4)使用圆形钢丝刷打磨所述工件a与所述工件b的上表面围绕焊缝两边的区域；

5)利用激光送丝焊接装置对所述工件a与所述工件b进行焊接，其中激光功率为2～6kw，送丝的焊丝直径为0.8～1.2mm，送丝速度控制在2～10m/min，焊接好后的焊缝表面高于工件a和工件b表面0.1～0.2mm；

6)采用抛光机构对焊接好的焊缝进行整平和抛光。

进一步的，所述工件a的厚度大于3mm，所述工件b的厚度为0.5～2mm。

进一步的，所述工件a和所述工件b为两种不同牌号的硬质铝合金材料。

进一步的，步骤5)焊接好后的焊缝熔深大于所述工件b的厚度。

进一步的，所述刨刀机构与所述圆形钢丝刷设置在同一安装板上，该安装板设置在一驱动装置的活动端且受该驱动装置驱动沿焊缝方向移动。

进一步的，所述抛光机构设置在所述激光送丝焊接装置上，所述抛光机构包括马达、受所述马达驱动进行旋转的抛光轮，并随所述激光送丝焊接装置同步移动。

进一步的，所述激光送丝焊接装置包括激光器、送丝机构以及保护气体吹气装置。

进一步的，所述v型坡口的角度为30～60°，所述v型坡口的深度是所述工件b厚度的10％～30％。

进一步的，在步骤5)焊接时，通过所述保护气体吹气装置吹入惰性气体对熔池进行保护，其中惰性气体为99.99％ar，气体流量控制在10～25l/min。

与现有技术相比，本发明一种硬质铝合金薄板的激光焊接方法的有益效果在于：通过两对树脂弹簧顶丝和微调螺纹副相互之间的配合，大大的提高同心光束的调节时间，降低了加工件加工成本；通过微调螺纹副进行进一步的微调，利用其非常小的牙距特点，大大提高了微调的精度，从而提高了激光焊接系统的稳定性和可靠性。

【附图说明】

图1为本发明实施例中焊接工件焊接前的位置结构示意图；

图2为本发明实施例中焊接工件焊接后的结构示意图；

图3为本发明实施例中焊接用结构的结构示意图；

图中数字表示：

1下沉垂直面；2v型坡口；3刨刀机构；4圆形钢丝刷；5激光送丝焊接装置，51激光器，52送丝机构，53保护气体吹气装置；6抛光机构，61抛光轮；7安装板。

【具体实施方式】

实施例：

请参照图1-图3，本实施例为硬质铝合金薄板的激光焊接方法，其包括以下步骤：

1)取待焊接的工件a和工件b，其中工件a的厚度大于3mm，工件b的厚度为0.5～2mm；在工件a上加工一深度与工件b厚度相等的下沉垂直面1；

2)将工件b放置在下沉垂直面1上且与工件b用夹具进行对接定位；

3)使用刨刀机构3在焊缝表面加工形成一v型坡口2；v型坡口2的角度为30～60°，v型坡口2的深度是工件b厚度的10％～30％；

4)使用圆形钢丝刷4打磨工件a与工件b的上表面围绕焊缝两边的区域，一方面用于清除上一步骤产生的铝屑；另一方面清理工件a与工件b表面的氧化层；

5)利用激光送丝焊接装置5对工件a与工件b进行焊接，其中激光功率为2～6kw，送丝的焊丝直径为0.8～1.2mm，焊接过程需求更大的激光功率，增大了成本，若焊丝直径过小，焊接过程很难保证稳定送丝，影响焊接效果；送丝速度控制在2～10m/min，当送丝过快后，会焊接送丝很难保证稳定；送丝过慢达不到填丝焊接抑制焊接裂纹和气孔的效果，且还会影响焊接效率；在激光焊接过程中，吹入惰性气体对准焊接位置进行熔池保护，其中惰性气体为99.99％ar，气体流量控制在10～25l/min；焊接好后的焊缝表面高于工件a和工件b表面0.1～0.2mm，减少抛光量和抛光难度；焊接好后的焊缝熔深大于工件b的厚度；

6)采用抛光机构6对焊接好的焊缝进行整平和抛光。

本实施例中工件a和工件b为两种不同牌号的硬质铝合金材料。

所述刨刀机构3与所述圆形钢丝刷4设置在同一安装板7上，该安装板7设置在一驱动装置(图中未标识)的活动端，受该驱动装置驱动沿焊缝方向移动。

所述抛光机构6包括马达(图中未标识)、受所述马达驱动进行旋转的抛光轮61，所述抛光机构6设置在所述激光送丝焊接装置5上，并随激光送丝焊接装置5同步移动。所述激光送丝焊接装置5包括激光器51、送丝机构52以及保护气体吹气装置53。

由于焊接的两种工件是不同牌号的硬质铝合金材质，其本身就容易产生焊接裂纹，且又由于工件b为非常薄的薄板结构，其厚度仅0.5～2mm，而工件a的厚度大于工件b，这种一厚一薄的焊接结构，更加增大了裂纹发生的概率；另外，工件b的厚度非常薄，焊接后的焊接强度也是一大难题。

因此，为了解决上述问题，本实施例在首先工件a上面加工一下沉垂直面1，并将工件b放置在下沉垂直面1上，增大了工件a与工件b的接触面积，增强了工件b在焊接部位的强度。在焊接前，先在焊缝位置开一v型坡口，保证焊接过程足够的填丝量填充v型坡口，同时满足焊接焊缝余高0.1-0.2mm的要求；再用钢丝刷进行表面清理，在采用激光填丝焊接工艺，从而有效的控制了焊缝裂纹的产生。

本实施例为硬质铝合金薄板的激光焊接方法，其包括采用一种激光填丝焊接头装置对准激光待焊部位、出光焊接前处理的刨刀机构、沿着刨刀的自动打磨机构、临近激光焊接头的焊接送丝装置、同时顺着焊丝输送方向吹入环形包围焊丝的保护气体、紧跟着的焊接完成后焊缝自动抛光机构。本方案提供良好的焊接环境，保障焊接质量，同时免去了焊接前后的清理过程，实现了裂纹倾向大的铝镁合金的完美无缺陷焊接。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。