[發明專利]激光點焊鍍層鋼的方法

有效

• 申請號: 201680079368.9
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN108463308B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: D.楊;W.陶;L.孫
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: B23K26/22
• 分類號: B23K26/22
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 吳超;鄧雪萌

1.一種激光點焊交疊的鋼工件的方法，所述方法包括：

提供包括交疊的鋼工件的工件疊層，所述工件疊層至少包括第一鋼工件和第二鋼工件，所述第一鋼工件提供所述工件疊層的頂部表面并且所述第二鋼工件提供所述工件疊層的底部表面，其中在所述工件疊層中的每對鄰近的交疊的鋼工件之間建立接合界面，并且其中所述工件疊層中的所述鋼工件中的至少一個包括由鋅基材料或鋁基材料組成的表面鍍層；

使激光光束指向所述工件疊層的所述頂部表面，所述激光光束在位于所述頂部表面的平面處的投射截面區域上照射所述頂部表面并且形成鋼焊接熔池，所述鋼焊接熔池從所述頂部表面朝著所述底部表面穿透到所述工件疊層中；

通過縮減所述激光光束在所述工件疊層的所述頂部表面的所述平面處的所述投射截面區域使所述激光光束在所述工件疊層的所述頂部表面處的輻照度從初始水平增大到高水平，輻照度從所述初始水平到所述高水平的所述增大使所述鋼焊接熔池增長并且朝著所述底部表面進一步穿透到所述工件疊層中，激光光束的初始水平在激光點焊過程的早期將表面鍍層的鋅灼燒和/或氧化成高熔化溫度的氧化鋅，從而限制汽化并裹挾在熔池中的鋅的量；以及

停止所述激光光束的傳輸以允許所述鋼焊接熔池凝固成由再凝固的復合鋼材料組成的激光點焊接頭，所述再凝固的復合鋼材料源自所述工件疊層中的每個所述鋼工件，所述激光點焊接頭的所述再凝固的復合鋼材料與所述工件疊層中的所述接合界面中的每一個相交以將所述鋼工件熔焊到一起。

2.如權利要求1所述的方法，其中所述第一鋼工件具有外部外表面和第一接合表面，并且所述第二鋼工件具有外部外表面和第二接合表面，所述第一鋼工件的所述外部外表面提供所述工件疊層的所述頂部表面，并且所述第二鋼工件的所述外部外表面提供所述工件疊層的所述底部表面，并且其中所述第一和第二鋼工件的所述第一和第二接合表面彼此交疊并面對以建立接合界面。

3.如權利要求1所述方法，其中所述第一鋼工件具有外部外表面和第一接合表面，并且所述第二鋼工件具有外部外表面和第二接合表面，所述第一鋼工件的所述外部外表面提供所述工件疊層的所述頂部表面并且所述第二鋼工件的所述外部外表面提供所述工件疊層的所述底部表面，并且其中所述工件疊層包括位于所述第一和第二鋼工件之間的額外的第三鋼工件，所述第三鋼工件具有相對的接合表面，所述相對的接合表面中的一個與所述第一鋼工件的所述第一接合表面交疊并面對以建立第一接合界面，并且所述相對的接合表面中的另一個與所述第二鋼工件的所述第二接合表面交疊并面對以建立第二接合界面。

4.如權利要求1所述的方法，其中所述工件疊層中的所述鋼工件中的每一個包括由鋅基材料或鋁基材料組成的表面鍍層。

5.如權利要求1所述的方法，其中當將所述激光光束的輻照度從初始水平增大到高水平時在所述鋼焊接熔池中產生匙孔。

6.如權利要求1所述的方法，其中所述激光光束的所述初始輻照度水平的范圍是從500W/m²到1.0×10⁶ W/m²，并且其中所述激光光束的所述高輻照度水平的范圍是從1000 W/m²到1.0×10⁹ W/m²。

7.如權利要求1所述的方法，其中所述激光光束沿著縱向光束軸線朝著所述頂部表面傳播并且還包括定位成沿所述縱向光束軸線相對所述頂部表面在一定距離處的焦點，并且其中增大所述激光光束在所述工件疊層的所述頂部表面處的輻照度包括沿著所述縱向光束軸線移動所述激光光束的焦點以便縮短所述焦點和所述工件疊層的所述頂部表面之間的距離。

8.如權利要求7所述的方法，其中使所述激光光束的焦點和所述工件疊層的所述頂部表面之間的沿所述縱向光束軸線的距離從在-300 mm到300 mm之間減小到在-280 mm到280mm之間。