[發(fā)明專利]一種制備焊接用鋁金屬件的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980059960.6
• 申請(qǐng)日: 2019-09-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112689549A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 小邁克爾·特倫科;山姆·A.·卡蘇梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 格魯帕沖裁有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): B23K35/02
• 分類號(hào): B23K35/02;B23K26/323
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11363
• 代理人: 王建國(guó);許偉群

一種制備用于焊接的鋁金屬件的方法，以及由所制備的鋁金屬件形成的焊接的鈑金組件。在一個(gè)實(shí)施方式中，激光的掃描束被引導(dǎo)到鈑金件的邊緣部分，使得掃描束的一部分被配置成沖擊邊緣部分處的氧化物層。在邊緣部分處使激光以一系列燒蝕脈沖進(jìn)行脈動(dòng)，這些燒蝕脈沖產(chǎn)生燒蝕羽流，該燒蝕羽流包括來(lái)自邊緣部分的主表面和外周表面的氧化物層的燒蝕材料。對(duì)燒蝕羽流進(jìn)行分析，燒蝕和分析持續(xù)進(jìn)行，直至達(dá)到或超過(guò)燒蝕羽流或分析羽流中至少一種成分的閾值。基于對(duì)燒蝕羽流或分析羽流的分析來(lái)調(diào)整激光的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)。在一些實(shí)施方式中，同時(shí)制備兩個(gè)鋁金屬件。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2018年9月17日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)62/732,223的權(quán)益，其內(nèi)容通過(guò)引用整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及焊接金屬件，并且更具體地，涉及制備用于焊接的鋁基鈑金件。

背景技術(shù)

汽車(chē)工業(yè)中正在推動(dòng)使用重量更輕的材料以達(dá)到燃料經(jīng)濟(jì)性的目的。鋁基材料可以是較重的鋼材料的理想替代物。然而，當(dāng)鋁暴露于環(huán)境中時(shí)，在鋁基材料上自然形成氧化物層。特別是在摩擦攪拌焊接過(guò)程中，氧化物層可能不期望地影響鋁基鈑金中的焊接接頭。希望使焊接接頭的氧化物污染最小化。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，提供一種制備用于焊接的鋁金屬件的方法，鋁金屬件具有氧化物層，該方法包含以下步驟：將激光光束引導(dǎo)到鋁金屬件的邊緣部分，使得光束的一部分配置成沖擊邊緣部分處的氧化物層，其中邊緣部分包括鋁金屬件的主表面的至少一部分、鋁金屬件的副表面的至少一部分、以及鋁金屬件的外周表面的至少一部分，外周表面位于主表面與副表面之間；在邊緣部分處以一系列清潔脈沖使激光脈動(dòng)，其中清潔脈沖產(chǎn)生清潔羽流，清潔羽流包括來(lái)自位于主表面處的氧化物層的燒蝕材料以及來(lái)自位于外周表面處的氧化物層的燒蝕材料；針對(duì)一系列清潔脈沖分析清潔羽流或分析由邊緣部分處的一系列分析脈沖產(chǎn)生的分析羽流；繼續(xù)清潔和分析步驟，直至達(dá)到或超過(guò)清潔羽流或分析羽流中鋁的最大閾值；以及基于清潔羽流或分析羽流的分析來(lái)關(guān)聯(lián)激光沿著邊緣部分的移動(dòng)。

該方法可以進(jìn)一步如技術(shù)上可行的單獨(dú)地或組合地包括以下步驟或特征中的一個(gè)或多個(gè)：

·光束是掃描束，并且激光的掃描束包含2-D掃描或3-D掃描，2-D掃描或3-D掃描在光束上具有朝著中心軸線更高的非均勻功率分布；

·激光的掃描束包含2-D掃描，2-D掃描具有在200mm×200mm與400mm×400mm之間的覆蓋面積，包括端值在內(nèi)；

·激光的掃描束包含3-D掃描，3-D掃描具有在200mm×200mm×50mm和400mm×400mm×150mm之間的覆蓋體積，包括端值在內(nèi)；

·至少一種成分的閾值與氧的最小閾值相比是鋁的最大閾值；

·鋁的最大閾值是每脈沖500個(gè)計(jì)數(shù)并且氧的最小閾值是每脈沖500個(gè)計(jì)數(shù)，并且清潔和分析步驟持續(xù)到鋁大于每脈沖500個(gè)計(jì)數(shù)并且氧小于每脈沖500個(gè)計(jì)數(shù)；

·至少一種成分的閾值包括鎂、銅、錳錫、硅和/或鋅的閾值，并且其中鎂、銅、錳錫、硅和/或鋅作為一種或多種合金元素包括在基礎(chǔ)材料層中；

·一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)包括激光的功率水平、脈沖持續(xù)時(shí)間、波長(zhǎng)、脈沖頻率、位置和/或速度；

·氧化物層進(jìn)一步包括其他表面污染物，并且其中其他表面污染物包括有機(jī)物、碳?xì)浠衔铩⑽酃负?或油；

·基礎(chǔ)金屬層具有一個(gè)厚度，并且邊緣部分在清潔和分析步驟之后具有一個(gè)厚度，并且其中邊緣部分在清潔和分析步驟之后的厚度與基礎(chǔ)金屬層的厚度之間的差值在0.001-5％內(nèi)，包括端值在內(nèi)；

·清潔和分析步驟導(dǎo)致在邊緣部分處的氧化物層的完全去除，以形成基礎(chǔ)金屬層的暴露的次表面；