[發明專利]使用高速激光焊接來接合工件的方法

在審

• 申請號: 202110662273.2
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113828917A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: J·A·M·克拉克
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/70
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 劉小峰;楊帆

本公開提供了“使用高速激光焊接來接合工件的方法”。一種激光焊接被布置為形成搭接接頭的第一鋁工件和第二鋁工件的方法包括在所述第一鋁工件和所述第二鋁工件之間形成激光焊接部，并且使用等于或大于10米/分鐘的焊接速度形成搭接貫通焊接接頭。所述激光焊接部具有小于10％面積分數的小孔空隙，例如，小于5％面積分數的小孔空隙，并且所述搭接貫通焊接接頭可以具有小于10mm的凸緣長度。所述第一鋁工件可以是車門的環框組件的內部工件，所述第二鋁工件可以是所述環框組件的通道工件，并且將所述內部工件激光焊接至所述通道工件形成了所述環框組件，而無需使用機械緊固件，從而減少了所述環框組件的重量和成本。

技術領域

本公開涉及合金的激光焊接，并且具體地涉及鋁合金的激光焊接。

背景技術

本部分中的陳述僅提供了與本公開相關的背景信息，并且可能不構成現有技術。

在工件(例如，鋁或鋁合金工件)的激光焊接期間，高能量密度的激光束在熔融焊池內形成帶有蒸氣“小孔(keyhole)”的熔融焊池。當激光束沿焊接方向行進時，熔融金屬流入并填充先前由小孔占據的體積，并且形成可靠的激光焊接部。然而，在諸如鋁合金的一些材料中，小孔在激光焊接過程期間會變得不穩定，并且在形成激光焊接部期間表現出塌縮-再形成-塌縮循環。而且，小孔的塌縮可能導致問題，諸如內部空隙、飛濺、表面不平整、表面底切和/或全透焊接部的焊接滴穿。

除了與激光焊接相關的其他問題之外，本公開解決了激光焊接和小孔穩定性相關的這些挑戰。

發明內容

在本公開的一種形式中，一種激光焊接鋁合金的方法包括布置第一鋁工件和第二鋁工件以形成搭接接頭；以及在所述第一鋁工件和所述第二鋁工件之間形成激光焊接部，并且使用等于或大于10米/分鐘的焊接速度形成“搭接貫通焊接接頭”。在一些變型中，所述激光焊接部具有小于10％面積分數的小孔空隙。在至少一個變型中，所述激光焊接部具有小于5％面積分數的小孔空隙。

在一些變型中，所述第一鋁工件包括凸緣，并且所述第二鋁工件包括與所述第一鋁工件的所述凸緣重疊并形成所述搭接接頭的另一個凸緣。在這樣的變型中，所述搭接貫通焊接接頭可以具有小于10mm的凸緣長度。例如，在一些變型中，所述第一鋁工件是車門的內部工件，所述第二鋁工件是所述車門的通道工件，并且在所述內部工件和所述通道工件之間形成所述激光焊接部形成了用于車門的環框(halo)組件，所述環框組件帶有激光焊接凸緣，所述激光焊接凸緣具有小于10mm的凸緣長度。在至少一個變型中，由所述內部工件的所述凸緣和所述通道工件的所述另一個凸緣形成的所述搭接貫通焊接接頭沒有由鉚釘進行的接合。在一些變型中，由所述內部工件的所述凸緣和所述通道工件的所述另一個凸緣形成的所述搭接貫通焊接接頭沒有由自沖鉚釘和/或電阻點焊部進行的接合。

在本公開的另一種形式中，一種形成車輛部件的方法包括利用第一AA5XXX鋁合金工件的第一凸緣跨第二AA5XXX鋁合金工件的第二凸緣延伸而形成搭接接頭；并且將所述第一AA5XXX鋁合金工件的所述第一凸緣激光焊接至所述第二AA5XXX鋁合金工件的所述第二凸緣，以及使用等于或大于10米/分鐘的焊接速度形成搭接貫通焊接接頭。在一些變型中，所述激光焊接部具有小于10％面積分數的小孔空隙，并且所述搭接貫通焊接接頭沒有由自沖鉚釘進行的接合。在至少一個變型中，所述激光焊接部具有小于5％面積分數的小孔空隙。

在一些變型中，所述車輛部件是用于車門的環框組件。在這樣的變型中，所述環框組件可以不使用鉚釘而形成。例如，所述環框組件可以不使用自沖鉚釘或電阻點焊部而形成。

在至少一個變型中，所述搭接貫通焊接接頭具有小于或等于10mm的凸緣長度。在這樣的變型中，所述搭接貫通焊接接頭具有小于或等于8mm的凸緣長度。在至少一個變型中，所述搭接貫通焊接接頭具有小于或等于6mm，例如，小于或等于4mm的凸緣長度。