[發明專利]用于材料鎖合地連接鋁鑄件與接合配合件的方法以及構件

在審

• 申請號: 201780004106.0
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN108367383A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: M·阿納森澤爾;J-M·塞戈
• 申請（專利權）人: 寶馬股份公司
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B23K26/352;B23K26/0622;B29C59/16;B23K103/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 程猛

本發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域，所述激光處理借助脈沖持續時間為100ns到200ns并且脈沖頻率為10kHz到80kHz的脈沖式激光系統(1)進行，并且材料鎖合地連接鋁鑄件(2)與接合配合件。

技術領域

本發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的應用。此外，本發明也涉及一種包括鋁鑄件和接合配合件的構件，所述鋁鑄件和接合配合件彼此材料鎖合地連接。

背景技術

為了材料鎖合地連接例如兩個鋁鑄件，需要對構件表面進行預處理，以便在隨后的接合工藝中獲得足夠的接合連接強度。通常，表面處理包括化學洗滌或者說酸洗、表面鈍化和設置陰極浸漆。所使用的工藝主要是化學性質的并且因此既影響環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方面很復雜并導致高運營和維護成本。

發明內容

從該現有技術出發，本發明的任務在于，提供一種能易于使用的、低維護且低成本的、用于材料鎖合地連接鋁鑄件與接合配合件的方法，該方法是環保的且不使用化學資源并且在應用時也不損害健康。

根據本發明，所述任務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。本發明方法包括鋁鑄件的待與接合配合件連接的區域的激光處理步驟，所述脈沖式激光系統的脈沖持續時間為100ns到200ns并且脈沖頻率為10kHz到80kHz。該方法也可規定多個激光處理步驟，只要這些步驟的至少一個、尤其是最后一個激光處理步驟借助脈沖持續時間為100ns到200ns且脈沖頻率為10kHz到80kHz的脈沖式激光系統來實施即可。

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的短脈沖持續時間與10kHz到80kHz的脈沖頻率的結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域的表面拓撲結構和表面應力的改變，這又促使材料鎖合之后接合區域的改善的附著強度。此外，借助脈沖式激光系統的處理能實現鋁鑄件基底邊緣區域的改變，由此提高鋁鑄件的耐腐蝕性。相反，CW激光系統(連續波激光系統)的應用或上述脈沖參數的偏離導致不能提高材料鎖合接合工藝之后的附著強度。根據本發明方法，不使用化學的表面處理步驟。相反，根據本發明使用的脈沖式激光系統允許不再使用化學的表面處理并且因此在應用中既節約資源又環保而且對健康無害。此外，通過本發明方法降低了維護和保養成本并且避免了物流成本、例如無需將鋁鑄件運輸到不同加工地點。所述方法能實現有針對性地局部處理鋁鑄件的待與接合配合件連接的區域并且同時工藝的自動化程度高。因此還可縮短工藝時間并且附加地降低工藝成本。

從屬權利要求具有本發明的有利擴展方案和改進方案。

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

根據本發明方法的一種有利擴展方案規定，在激光處理之后在不進一步處理鋁鑄件的待與接合配合件連接的所述區域的情況下進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撲結構和表面應力，由此提高與接合配合件的附著力。

出于上述原因，脈沖持續時間為120ns至160ns并且尤其是約150ns也是有利的。

對于鋁鑄件的處理而言，已表明800nm至1200nm的激光系統波長是特別有利的，因為脈沖波被鋁材非常好地吸收并轉化。特別有利的是波長為1064nm。