[发明专利]铝-钢异种材料激光焊接的方法

说明书

本发明涉及铝‑钢异种材料激光焊接的方法，首先，对铝合金、钢和铜箔进行清洁处理；将铜箔置于钢与铝合金之间的搭接焊接区域，铜箔位于钢之下、铝合金之上；将上层钢、下层铝合金与中间层铜箔贴合夹紧；利用光纤激光器对夹有铜箔的钢和铝合金进行摆动激光焊接，光纤激光器光纤直径0.25～0.4mm，焊接速率大于或等于30mm/s，离焦量为‑2mm～2mm，焊接时采用保护气体进行保护，保护气体喷枪与光纤激光器射出的激光束保持同步移动。采用可实现不同摆动路径规划的摆动激光头，光纤激光器的激光头沿焊接方向偏转10°，形成连续的螺旋焊接轨迹，进行螺旋焊接，铝钢的连接更加牢固。

技术领域

本发明涉及一种铝-钢异种材料激光焊接的方法，属于激光焊接的技术领域。

背景技术

目前为止，各国在能源、减排、安全等方面对汽车的轻量化提出了迫切需求，而相对于比较实用的并且具有优良性能的铝合金材料来说，使用最广的轻量材料是必然的结果。由于铝合金材料与传统的钢材在物理属性等方面存在很大的差异，比如熔点(钢为1530℃，铝为660℃)、密度(钢为7.87g/cm³，铝为2.69g/cm³)、热膨胀系数等物理和化学性能，易反应生成Fe-Al二元脆性相，传统的焊接技术如摩擦焊、扩散焊、点焊、钎焊等已不是最佳的连接工艺了。由于激光焊接的热输入低、焊接速度快、焊后变形小、焊接接头质量高，因此激光焊接技术在制造中的应用越来越广泛。所以，对接头金属件化合物的研究是铝-钢激光焊接研究的重点之一。为了防止钢与铝中间产生脆性金属间化合物，可以添加中间元素，包括添加焊丝、母材表面电镀以及中间层等方法。

在钢-铝激光焊接中，由于Si、Cu、Zn、等元素能与Fe、Al发生反应，常添加到焊丝中或作为母材表面镀层的元素，有助于抑制Fe/Al焊接接头界面金属间化合物的产生。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种铝-钢异种材料激光焊接的方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

铝-钢异种材料激光焊接的方法，特点是：首先，对铝合金、钢和铜箔进行清洁处理；

将铜箔置于钢与铝合金之间的搭接焊接区域，铜箔位于钢之下、铝合金之上；

将上层钢、下层铝合金与中间层铜箔贴合夹紧；

利用光纤激光器对夹有铜箔的钢和铝合金进行摆动激光焊接，光纤激光器光纤直径0.25～0.4mm，焊接速率大于或等于30mm/s，离焦量为-2mm～2mm，摆动振幅为0.3mm～0.5mm，摆动频率为80Hz～300Hz，焊接时采用保护气体进行保护，保护气体喷枪与光纤激光器射出的激光束保持同步移动，保护气体的气流量为20L/min～30L/min。

进一步地，上述的铝-钢异种材料激光焊接的方法，其中，焊接前对铝合金和钢采用机械法或试剂法进行清洁处理。

进一步地，上述的铝-钢异种材料激光焊接的方法，其中，对铝合金和钢采用丙酮或者酒精进行清洗。

进一步地，上述的铝-钢异种材料激光焊接的方法，其中，铜箔厚度为0.05mm～0.3mm。

进一步地，上述的铝-钢异种材料激光焊接的方法，其中，焊接前采用清洁剂对铝合金和钢进行清洁并用干燥的压缩空气吹干。

进一步地，上述的铝-钢异种材料激光焊接的方法，其中，光纤激光器采用可实现不同摆动路径规划的D50摆动激光头。

进一步地，上述的铝-钢异种材料激光焊接的方法，其中，钢与铝合金之间搭接焊接区域的尺寸为30mm～50mm。

进一步地，上述的铝-钢异种材料激光焊接的方法，其中，光纤激光器的激光头沿焊接方向偏转10°，形成连续的螺旋焊接轨迹。