[發明專利]一種鍍鋅鋼板激光疊接焊接方法

有效

• 申請號: 201710398551.1
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107030382B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 張明軍;謝志州;李河清;李晉禹;朱彬
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種鍍鋅鋼板激光疊接焊接方法，其特征在于：步驟1，提供母材并使其定位；步驟2，提供激光焊接系統；步驟4，啟動激光焊接系統，保護氣體噴管吹送保護氣體，激光焊接頭發射的激光束垂直輻照工件上表面；步驟5，溫度傳感器實時采集母材背面溫度，當采集到的溫度達到或超過母材氣化的溫度值時，轉動激光焊接頭與高壓氣柱噴嘴，使得激光焊接頭相對工件上表面傾斜，高壓氣柱噴嘴垂直對準工件上表面；步驟6，控制高壓氣柱噴嘴供氣閥門，使高壓氣柱噴嘴噴射惰性氣體氣柱貫穿焊接小孔，激光焊接頭繼續施焊；步驟7，完成焊接過程。在本發明中，采用高壓微細氣柱輔助維持小孔，提高了焊接小孔和熔池穩定性。

技術領域

本發明領域本發明涉及一種激光焊接方法，尤其涉及一種鍍鋅鋼板的激光疊接焊接方法。

背景技術

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，產生的鋅蒸氣向外噴射，很容易使焊接產生熔渣粒子、氣孔、飛濺、未熔合及裂紋等焊接缺陷，電弧的穩定性也因此受到影響，焊接質量下降，同時焊接過程中還會產生大量煙霧粉塵。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。鍍鋅鋼疊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”的發明專利公開了鍍鋅鋼板的激光疊接焊接方法，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，形成細長孔，從而由激光照射產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疊接接頭焊縫飛濺、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”的發明專利公開了鍍鋅鋼板的激光疊接焊接方法，其中利用間隔物或者水平差距，在將經受疊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疊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疊接板之間的間隙，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的匹配選擇難度。

公開號為“US6479168 B2”、“US20080035615 A1”、“US7329828 B2”和“CN101508058 B”的發明專利公開了鍍鋅鋼板疊接激光焊接方法，其中在鋼板疊接面之間放置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疊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。

工業應用中，激光焊接鍍鋅鋼板疊接接頭通常為激光深熔焊接模式。這種模式下，材料在高能量密度激光的直接輻照下，發生熔化甚至氣化，在蒸發壓力作用下熔池表面下陷形成“匙孔”(也稱小孔)，激光束通過小孔深入到材料內部，同時，小孔內部的蒸發金屬蒸汽繼續在高能量密度激光的作用下發生電離，從而在小孔內部和上方形成一團光致等離子體。小孔效應(即形成小孔和等離子體)是激光深熔焊接的本質特征，因此又稱激光深熔焊接為小孔模式焊接。小孔的張開和閉合受小孔壁的壓力平衡直接影響的。換言之，小孔的穩定維持是孔壁壓力平衡的結果。已有研究表明，鍍鋅鋼板激光疊接焊接時飛濺、氣孔、未熔合等缺陷的形成與鋅蒸汽干擾小孔直接相關。

發明內容

在本發明的目的是解決目前鍍鋅鋼板疊接接頭激光焊接過程中，焊接過程極不穩定，易出現飛濺、氣孔、未熔合等缺陷的問題。