[發明專利]鋁-鋼異種材料激光焊接的方法

在審

• 申請號: 202110054585.5
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112894132A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 馮愛新;劉兵杰;尚大智;林晉豪;蔣志航
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/12;B23K26/323;B23K26/60;B23K26/70
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王玉國

本發明涉及鋁?鋼異種材料激光焊接的方法，首先，對鋁合金、鋼和銅箔進行清潔處理；將銅箔置于鋼與鋁合金之間的搭接焊接區域，銅箔位于鋼之下、鋁合金之上；將上層鋼、下層鋁合金與中間層銅箔貼合夾緊；利用光纖激光器對夾有銅箔的鋼和鋁合金進行擺動激光焊接，光纖激光器光纖直徑0.25～0.4mm，焊接速率大于或等于30mm/s，離焦量為?2mm～2mm，焊接時采用保護氣體進行保護，保護氣體噴槍與光纖激光器射出的激光束保持同步移動。采用可實現不同擺動路徑規劃的擺動激光頭，光纖激光器的激光頭沿焊接方向偏轉10°，形成連續的螺旋焊接軌跡，進行螺旋焊接，鋁鋼的連接更加牢固。

技術領域

本發明涉及一種鋁-鋼異種材料激光焊接的方法，屬于激光焊接的技術領域。

背景技術

目前為止，各國在能源、減排、安全等方面對汽車的輕量化提出了迫切需求，而相對于比較實用的并且具有優良性能的鋁合金材料來說，使用最廣的輕量材料是必然的結果。由于鋁合金材料與傳統的鋼材在物理屬性等方面存在很大的差異，比如熔點(鋼為1530℃，鋁為660℃)、密度(鋼為7.87g/cm³，鋁為2.69g/cm³)、熱膨脹系數等物理和化學性能，易反應生成Fe-Al二元脆性相，傳統的焊接技術如摩擦焊、擴散焊、點焊、釬焊等已不是最佳的連接工藝了。由于激光焊接的熱輸入低、焊接速度快、焊后變形小、焊接接頭質量高，因此激光焊接技術在制造中的應用越來越廣泛。所以，對接頭金屬件化合物的研究是鋁-鋼激光焊接研究的重點之一。為了防止鋼與鋁中間產生脆性金屬間化合物，可以添加中間元素，包括添加焊絲、母材表面電鍍以及中間層等方法。

在鋼-鋁激光焊接中，由于Si、Cu、Zn、等元素能與Fe、Al發生反應，常添加到焊絲中或作為母材表面鍍層的元素，有助于抑制Fe/Al焊接接頭界面金屬間化合物的產生。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種鋁-鋼異種材料激光焊接的方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

鋁-鋼異種材料激光焊接的方法，特點是：首先，對鋁合金、鋼和銅箔進行清潔處理；

將銅箔置于鋼與鋁合金之間的搭接焊接區域，銅箔位于鋼之下、鋁合金之上；

將上層鋼、下層鋁合金與中間層銅箔貼合夾緊；

利用光纖激光器對夾有銅箔的鋼和鋁合金進行擺動激光焊接，光纖激光器光纖直徑0.25～0.4mm，焊接速率大于或等于30mm/s，離焦量為-2mm～2mm，擺動振幅為0.3mm～0.5mm，擺動頻率為80Hz～300Hz，焊接時采用保護氣體進行保護，保護氣體噴槍與光纖激光器射出的激光束保持同步移動，保護氣體的氣流量為20L/min～30L/min。

進一步地，上述的鋁-鋼異種材料激光焊接的方法，其中，焊接前對鋁合金和鋼采用機械法或試劑法進行清潔處理。

進一步地，上述的鋁-鋼異種材料激光焊接的方法，其中，對鋁合金和鋼采用丙酮或者酒精進行清洗。

進一步地，上述的鋁-鋼異種材料激光焊接的方法，其中，銅箔厚度為0.05mm～0.3mm。

進一步地，上述的鋁-鋼異種材料激光焊接的方法，其中，焊接前采用清潔劑對鋁合金和鋼進行清潔并用干燥的壓縮空氣吹干。

進一步地，上述的鋁-鋼異種材料激光焊接的方法，其中，光纖激光器采用可實現不同擺動路徑規劃的D50擺動激光頭。

進一步地，上述的鋁-鋼異種材料激光焊接的方法，其中，鋼與鋁合金之間搭接焊接區域的尺寸為30mm～50mm。

進一步地，上述的鋁-鋼異種材料激光焊接的方法，其中，光纖激光器的激光頭沿焊接方向偏轉10°，形成連續的螺旋焊接軌跡。