[發(fā)明專利]一種鍍鋅鋼板激光搭接焊接方法

有效

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• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN105643103B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設計）人: 張明軍;胡永樂;毛聰;唐昆;張健
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: B23K26/24
• 分類號: B23K26/24;B23K26/322;B23K26/60
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技術領域

本發(fā)明涉及一種激光焊接方法，尤其涉及一種鍍鋅鋼板的激光搭接焊接方法。

背景技術

鍍鋅鋼眾多的優(yōu)良性能，尤其是其優(yōu)良的防腐蝕性能和經(jīng)濟效益，使得其在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有非常重要的地位。各種類型的鍍鋅板材在汽車制造、建筑、通風和供熱設施以及家具制造等領域得到廣泛的應用。

然而，因鍍鋅鋼中鋅層的存在，使得鍍鋅鋼的焊接工藝性大大降低。原因是在鍍鋅鋼的焊接過程中，鍍層鋅和基體鋼物理特性的極大差異（鍍鋅層鋅的熔點是420 ℃，沸點是907 ℃，遠低于基體鐵的熔點是1300 ℃），鍍層鋅的氣化先于基體鋼的熔化。目前，鍍鋅鋼的主要焊接工藝有三種：電阻點焊、電弧焊和激光焊接。對電阻點焊而言，由于鍍鋅層的存在，焊接時電極易于鋅層合金化，降低電極的壽命。而采用電弧焊接鍍鋅鋼時，由于鋅的低沸點，在電弧剛接觸到鍍鋅層時，鋅迅速氣化，產(chǎn)生的鋅蒸氣向外噴射，很容易使焊接產(chǎn)生熔渣粒子、氣孔、飛濺、未熔合及裂紋等焊接缺陷，電弧的穩(wěn)定性也因此受到影響，焊接質(zhì)量下降，同時焊接過程中還會產(chǎn)生大量煙霧粉塵。另外，由于電弧焊的焊縫寬度較大，且熱輸入量大，鍍層鋅的大量氣化降低了鍍鋅鋼焊縫處的抗腐蝕性能。鍍鋅鋼搭接接頭采用激光焊接時，同樣存在鍍鋅層的氣化，以及焊接氣孔、飛濺、未熔合等缺陷。

為此，公開號為 “CN 102233481 B”、“CN 102120288 B”和“US8692152 B2”的發(fā)明專利公開了鍍鋅鋼板的激光搭接焊接方法，其中采用高功率大光斑激光束高速焊接鍍鋅鋼板，在從激光照射點向后方延伸的熔融池內(nèi)，形成細長孔，從而由激光照射產(chǎn)生的金屬蒸氣通過細長孔向激光行進方向后方并在朝向激光照射源的方向上排出，在一定程度上解決了激光焊接鍍鋅板搭接接頭焊縫飛濺、針孔和氣泡眼等焊接缺陷問題，但是該技術方案仍舊存在以下問題：該方法中通過高功率激光和極快的焊接速度形成的細長小孔，實際焊接中難以控制，且高功率激光光源成本大幅提高。

公開號為“CN 102451955 B”、“CN 101695790 B” 和“JP61-74793A”的發(fā)明專利公開了鍍鋅鋼板的激光搭接焊接方法，其中利用間隔物或者水平差距，在將經(jīng)受搭接焊接的鍍鋅鋼板之間設置用于排出鋅蒸氣的間隙，在一定程度上解決了激光焊接鍍鋅板搭接接頭焊縫飛濺和氣孔等焊接缺陷問題，但是該技術方案仍舊存在以下問題：該方法中通過預先設置搭接板之間的間隙，在實際操作中，難以保持一致的間隙，如此增加了激光焊接工藝參數(shù)的匹配選擇難度。

公開號為“US6479168 B2”、“US20080035615 A1”、“US7329828 B2”和“CN 101508058 B”的發(fā)明專利公開了鍍鋅鋼板搭接激光焊接方法，其中在鋼板搭接面之間放置Cu、Al、Zn/Al和Al-Sn等金屬箔，利用合金元素與鋅的冶金反應降低鋅蒸氣對焊接過程的影響，在一定程度上解決了激光焊接鍍鋅板搭接接頭焊縫飛濺和氣孔等焊接缺陷問題，但是該技術方案仍舊存在以下問題：預置金屬箔增加了工藝復雜性，且預置的合金元素會帶來新的焊接問題，如氧化、接頭軟化、耐蝕性降低等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決目前鍍鋅鋼板搭接接頭激光焊接過程中鋅層劇烈蒸發(fā)，焊接過程極不穩(wěn)定，易出現(xiàn)焊接飛濺、氣孔、未熔合等缺陷的問題。

本發(fā)明的技術方案是提供一種鍍鋅鋼板激光搭接焊接方法，其特征在于。

步驟1：在第一母材上沿焊接方向加工一系列斜孔。

步驟2：除去第一母材和第二母材上下表面上的雜質(zhì)，用焊接夾具將第一母材和第二母材準確搭接并夾緊，在焊道上形成一系列傾斜盲孔。

步驟3：啟動激光焊接系統(tǒng)，激光束垂直輻射工件上表面，激光束聚焦光斑大小平均分布在預制的斜孔中心，然后沿預制斜孔傾斜方向掃描，完成焊接過程。

進一步地，在步驟1中，第一母材上預制的一系列斜孔孔徑大小D為0.5 ~ 3 mm，其與上表面所成角度β為30°～ 75°，相鄰兩孔之間距離d為2 ～ 5 mm，在焊接方向上相鄰兩孔的重疊距離δ為1 ～ 3 mm。

進一步地，在步驟2中，第一母材和第二母材在焊接夾具裝夾下緊密貼合，即搭接板間間隙為零。

進一步地，第一母材和第二母材板厚t為0.5 ~ 3 mm。

進一步地，該方法適用于兩層鍍鋅鋼板搭接焊或三層鍍鋅鋼板搭接焊接頭。

本發(fā)明的有益效果是。