[發(fā)明專利]用于材料鎖合地連接鋁鑄件與接合配合件的方法以及構(gòu)件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780004106.0
• 申請(qǐng)日: 2017-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN108367383A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·阿納森澤爾;J-M·塞戈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶馬股份公司
• 主分類號(hào): B23K26/00
• 分類號(hào): B23K26/00;B23K26/352;B23K26/0622;B29C59/16;B23K103/10
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 程猛

本發(fā)明涉及一種用于材料鎖合地連接鋁鑄件(2)與接合配合件的方法。該方法包括步驟：激光處理鋁鑄件(2)的待與接合配合件連接的區(qū)域，所述激光處理借助脈沖持續(xù)時(shí)間為100ns到200ns并且脈沖頻率為10kHz到80kHz的脈沖式激光系統(tǒng)(1)進(jìn)行，并且材料鎖合地連接鋁鑄件(2)與接合配合件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于材料鎖合地連接鋁鑄件與接合配合件的方法以及脈沖式激光系統(tǒng)的應(yīng)用。此外，本發(fā)明也涉及一種包括鋁鑄件和接合配合件的構(gòu)件，所述鋁鑄件和接合配合件彼此材料鎖合地連接。

背景技術(shù)

為了材料鎖合地連接例如兩個(gè)鋁鑄件，需要對(duì)構(gòu)件表面進(jìn)行預(yù)處理，以便在隨后的接合工藝中獲得足夠的接合連接強(qiáng)度。通常，表面處理包括化學(xué)洗滌或者說酸洗、表面鈍化和設(shè)置陰極浸漆。所使用的工藝主要是化學(xué)性質(zhì)的并且因此既影響環(huán)境又損害參與工藝的人員的健康。此外，這些表面處理工藝在物流和工藝技術(shù)方面很復(fù)雜并導(dǎo)致高運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。

發(fā)明內(nèi)容

從該現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種能易于使用的、低維護(hù)且低成本的、用于材料鎖合地連接鋁鑄件與接合配合件的方法，該方法是環(huán)保的且不使用化學(xué)資源并且在應(yīng)用時(shí)也不損害健康。

根據(jù)本發(fā)明，所述任務(wù)通過一種用于材料鎖合地連接鋁鑄件與接合配合件的方法來解決，在該方法中使用脈沖式激光系統(tǒng)。本發(fā)明方法包括鋁鑄件的待與接合配合件連接的區(qū)域的激光處理步驟，所述脈沖式激光系統(tǒng)的脈沖持續(xù)時(shí)間為100ns到200ns并且脈沖頻率為10kHz到80kHz。該方法也可規(guī)定多個(gè)激光處理步驟，只要這些步驟的至少一個(gè)、尤其是最后一個(gè)激光處理步驟借助脈沖持續(xù)時(shí)間為100ns到200ns且脈沖頻率為10kHz到80kHz的脈沖式激光系統(tǒng)來實(shí)施即可。

接合配合件沒有具體限制并且可由任何材料、尤其是金屬材料如鋼或鋁或金屬合金制成。作為替代方案，塑料或纖維復(fù)合塑料也可用作接合配合件的材料。

已令人意想不到地表明，100ns至200ns的短脈沖持續(xù)時(shí)間與10kHz到80kHz的脈沖頻率的結(jié)合引起鋁鑄件的待在下一方法步驟中與接合配合件連接的區(qū)域的表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和表面應(yīng)力的改變，這又促使材料鎖合之后接合區(qū)域的改善的附著強(qiáng)度。此外，借助脈沖式激光系統(tǒng)的處理能實(shí)現(xiàn)鋁鑄件基底邊緣區(qū)域的改變，由此提高鋁鑄件的耐腐蝕性。相反，CW激光系統(tǒng)(連續(xù)波激光系統(tǒng))的應(yīng)用或上述脈沖參數(shù)的偏離導(dǎo)致不能提高材料鎖合接合工藝之后的附著強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明方法，不使用化學(xué)的表面處理步驟。相反，根據(jù)本發(fā)明使用的脈沖式激光系統(tǒng)允許不再使用化學(xué)的表面處理并且因此在應(yīng)用中既節(jié)約資源又環(huán)保而且對(duì)健康無害。此外，通過本發(fā)明方法降低了維護(hù)和保養(yǎng)成本并且避免了物流成本、例如無需將鋁鑄件運(yùn)輸?shù)讲煌庸さ攸c(diǎn)。所述方法能實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性地局部處理鋁鑄件的待與接合配合件連接的區(qū)域并且同時(shí)工藝的自動(dòng)化程度高。因此還可縮短工藝時(shí)間并且附加地降低工藝成本。

從屬權(quán)利要求具有本發(fā)明的有利擴(kuò)展方案和改進(jìn)方案。

所使用的激光系統(tǒng)例如可包括輻射源、輻射源冷卻裝置、從輻射源到掃描儀的導(dǎo)向纖維以及掃描儀(用于射束偏轉(zhuǎn))，掃描儀可設(shè)置在可動(dòng)裝置如機(jī)器人上。

根據(jù)本發(fā)明方法的一種有利擴(kuò)展方案規(guī)定，在激光處理之后在不進(jìn)一步處理鋁鑄件的待與接合配合件連接的所述區(qū)域的情況下進(jìn)行鋁鑄件與接合配合件的材料鎖合連接。由此可縮短工藝時(shí)間并且降低物流成本。

更有利的是，脈沖頻率為10kHz到40kHz、尤其是10kHz到30kHz。由此可在減少能量消耗的情況下最佳地改變待接合鋁鑄件的表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和表面應(yīng)力，由此提高與接合配合件的附著力。

出于上述原因，脈沖持續(xù)時(shí)間為120ns至160ns并且尤其是約150ns也是有利的。

對(duì)于鋁鑄件的處理而言，已表明800nm至1200nm的激光系統(tǒng)波長(zhǎng)是特別有利的，因?yàn)槊}沖波被鋁材非常好地吸收并轉(zhuǎn)化。特別有利的是波長(zhǎng)為1064nm。