[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

本發明公開了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，用于不同厚度的5xxx系列鋁合金板拼焊；包括步驟：1、第一工件（10）和第二工件（20）的氫元素濃度小于閾值，執行步驟2；2、清洗第一工件和第二工件的焊縫，清除焊接區域的氧化層和油膜層；步驟3：將第一工件和第二工件通過銅板組件拼接，采用焊接激光束（50）經焊絲（52）對第一工件和第二工件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。本發明能對不同厚度、不同強度的鋁合金板進行激光拼焊，制成適用于汽車車身構件的坯料，無需鋁板整板沖壓，減輕了板件的重量，提高了材料的利用率，降低了生產成本，能工業化量產。

技術領域

本發明涉及一種板材坯料的焊接方法，尤其涉及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。

背景技術

目前，由平板經過沖壓成型后的鋁合金板已經廣泛用于車身結構件的制造，平板為一整塊板的形式為主流應用現狀，整板沖壓成型的難度和成本較高；為了提高材料利用率并降低成本，可采用不同厚度、不同強度的鋁合金板材拼焊來實現；但不同厚度、強度的板材在激光拼焊過程中容易發生焊接氣孔、接頭強度低等問題，導致板材在整板沖壓過程中無法達到良好的強度性能，尤其是以5182鋁合金板為代表的5xxx系列汽車鋁合金板，5xxx系列鋁合金板中的鎂含量較高，為板材的主要強化元素，而2xxx系列和6xxx系列等鋁合金板依靠熱處理強化。5xxx系列鋁合金板在焊接時容易導致金屬鎂在高溫下蒸發，進而使得材料的強度損失。此外5xxx系列鋁合金熔體更易吸收氫元素而產生焊接氣孔。

中國發明專利申請CN201911238248.0公開了一種電感耦合超聲輔助脈沖激光焊接裝置及方法，該焊接方法采用脈沖激光作為熱源，采用機床帶動鋁合金板相對激光光斑沿焊縫方向移動并同時施加超聲波以及用電感裝置加熱控溫。該焊接方法通過溫控和振動降低焊接過程中的溫度梯度，從而減少焊接氣孔和裂紋的產生，能耗較高，且僅適用于2219鋁合金的焊接，無法應用于不同厚度的5182等5xxx系列鋁合金薄板的激光拼焊。

發明內容

本發明的目的在于提供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，能對不同厚度、不同強度的5xxx系列鋁合金板進行激光拼焊，制成適用于汽車車身構件的坯料，無需鋁板整板沖壓，減輕了板件的重量，提高了材料的利用率，降低了生產成本，能工業化量產。

本發明是這樣實現的：

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，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和第二工件的拼焊；所述的激光拼焊方法包括以下步驟：

步驟1：對第一工件和第二工件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：清洗第一工件和第二工件的焊縫，清除焊接區域的氧化層和油膜層；

步驟3：將第一工件和第二工件通過銅板組件拼接，采用焊接激光束經焊絲對第一工件和第二工件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；