[發明專利]提高鋁合金板材坯料件的生產效率和質量的激光拼焊方法

有效

• 申請號: 202010419933.X
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111571010B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 方奇飛;王玨;姚安;崔玉林;單寶;顏耀輝
• 申請（專利權）人: 上海寶鋼阿賽洛激光拼焊有限公司
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/24;B23K26/12
• 代理公司: 上海科琪專利代理有限責任公司 31117
• 代理人: 鄭明輝;陳產林

1.一種提高鋁合金板材坯料件的生產效率和質量的激光拼焊方法，其特征是：該激光拼焊方法應用于不同厚度的5xxx系列鋁合金板即第一工件（10）和第二工件（20）的拼焊；所述的激光拼焊方法包括以下步驟：

步驟1：對第一工件（10）和第二工件（20）的氫元素濃度進行檢測，若氫元素濃度小于閾值，執行步驟2，反之，無動作；

步驟2：清洗第一工件（10）和第二工件（20）的焊縫，清除焊接區域的氧化層和油膜層；

步驟3：將第一工件（10）和第二工件（20）通過銅板組件拼接，采用焊接激光束（50）經焊絲（52）對第一工件（10）和第二工件（20）的焊接區域的正面進行激光拼焊，并在焊接時進行噴氣保護；

所述的焊接激光束（50）為光纖激光器輸出的脈沖激光，且所述的脈沖激光波形包括：

第一時間段t1，第一時間段t1的脈沖寬度為0.2-3ms，第一時間段t1內的第一功率P1為4-20kW，鋁合金板在焊接處熔化并開始形成小孔且等離子體尚未形成；

第二時間段t2，第二時間段t2的脈沖寬度為2-15ms，第二時間段t2內的第二功率P2為0.5-0.7P1，且第二功率P2的能量密度不小于35kW/cm²；在第二時間段t2內，維持第一時間段t1焊接形成的小孔，等離子體剛剛形成極大干擾狀態；

第三時間段t3，第三時間段t3的脈沖寬度為0.2-3ms，第三時間段t3內的第三功率P3從第二功率P2降低至基值Pmin，等離子體的溫度和密度降低；

第四時間段t4，第四時間段t4的脈沖寬度為3-20ms，第四時間段t4內的第四功率P4為基值Pmin，Pmin為50-200W；

記第二時間段t2、第三時間段t3和第四時間段t4作為焊接激光束（50）的一個激光周期T，即T=t2+t3+t4。

2.根據權利要求1所述的提高鋁合金板材坯料件的生產效率和質量的激光拼焊方法，其特征是：所述的焊接激光束（50）配有保護氣噴管（51），保護氣噴管（51）噴出的保護氣體為20-50%He + 50-80%N₂ + 0.5-1%O₂。

3.根據權利要求1所述的提高鋁合金板材坯料件的生產效率和質量的激光拼焊方法，其特征是：所述的焊接激光束（50）配有保護氣噴管（51），保護氣噴管（51）噴出的保護氣體為20-50%He + 50-80%N₂ + 2-5%CO₂。

4.根據權利要求1所述的提高鋁合金板材坯料件的生產效率和質量的激光拼焊方法，其特征是：所述的焊接激光束（50）與焊接面的夾角為45°-80°。

5.根據權利要求1所述的提高鋁合金板材坯料件的生產效率和質量的激光拼焊方法，其特征是：所述的焊絲（52）通過吐絲嘴吐絲，焊絲（52）中，按質量百分比計，鎂Mg：6.0-8.0%，錳Mn：1.0-1.2%，鈦Ti：0.2-0.3%，鋅Zn：0.05-0.20%，鋯Zr：0.1-0.31%，鐵Fe：≤0.02%，硅Si：≤0.2%，銅Cu：≤0.05%、雜質≤0.15%和余量的鋁Al；其中，每個單個雜質元素的含量≤0.1%，且焊絲（52）中的氫含量≤0.05ml/100g。

6.根據權利要求1所述的提高鋁合金板材坯料件的生產效率和質量的激光拼焊方法，其特征是：所述的第一工件（10）和第二工件（20）的厚度均為0.7-4.0mm，且第一工件（10）的厚度與第二工件（20）的厚度差為0-2.5mm。

7.根據權利要求1所述的提高鋁合金板材坯料件的生產效率和質量的激光拼焊方法，其特征是：所述的銅板組件上設有若干個真空吸盤，第一工件（10）和第二工件（20）分別通過真空吸盤吸附在銅板組件上，使第一工件（10）和第二工件（20）能通過銅板組件移動并對拼，且第一工件（10）與第二工件（20）之間留有對拼間隙；銅板組件內部設有中空回路，且中空回路內流動循環冷卻水。