[发明专利]一种提高铝/钢搭接接头强度的旋转激光自熔钎焊方法

说明书

一种提高铝/钢搭接接头强度的旋转激光自熔钎焊方法，步骤如下：S1、对待焊接的铝合金板和不锈钢板的待焊区域及四周进行清洁预处理；S2、将锈钢板与铝合金板装配为铝合金板在上、不锈钢在下的搭接形式，组成待焊件；S3、采用旋转激光束对待焊件进行焊接，焊接过程采用高纯氩气保护；旋转激光束照射在待焊件上的激光光斑为圆形，光斑直径为2‑4mm，旋转激光束的旋转频率为10‑60HZ；旋转激光束焦点的旋转半径为0.5‑2mm；焊接过程中，保证旋转激光束的3/4激光热量照射在铝合金板上熔化铝合金，1/4激光热量照射到不锈钢板上加热但不熔化不锈钢，熔化的铝合金在未熔化的不锈钢上铺展，形成钎焊界面，完成焊接。本发明方法可获得性能优异，界面层均匀的熔钎焊接头。

技术领域

本发明涉及一种提高铝/钢搭接接头强度的旋转激光自熔钎焊方法，属于焊接技术领域。

背景技术

轻量化在汽车与高速列车领域己经成为现代科学家研究的重点,铝和钢的混合结构越来越多地用于白车身构造，以减轻重量和成本。焊接技术是制造铝和钢复合结构的主要选择。但是，铝和钢的热性能和物理性能之间的较大差异使得在焊接过程中不可避免地会生成金属间化合物(IMC),金属间化合物的存在会增加接头的脆性，不利于焊接接头的机械性能。因此，要想获得性能良好的铝钢异种连接接头，就要对金属间化合物进行控制。激光工艺有利于控制金属间化合物，近年来广泛应用于难焊的异种焊接，使用材料(中间层、填充金属、涂层或其组合)成为接头的一部分已被证明足以抑制脆性金属间化合物的形成。为了得到性能优异的铝钢异种接头，研究者们通过使用材料(中间层、填充金属、涂层或其组合)来引入合金元素参与界面反应从而调控界面层。但无论是添加焊丝、镀层还是预置合金粉末都会增加焊接过程的复杂性，降低焊接效率。而自熔性激光熔钎焊连接铝钢异种金属搭接接头，因为未加入填充材料，降低了焊接过程复杂性，其高效性适合汽车工业生产。

铝合金不锈钢异种金属激光自熔钎焊过程中，在较低熔点的铝合金母材处形成熔合区，熔融铝合金沿不锈钢表面铺展形成钎焊界面。现有技术中，进行自熔钎焊采用的热源是固定热源，从焊接热源直接照射区域到远离焊接热源的焊缝边缘区域，界面峰值温度差异较大导致界面金属间化合物在厚度及相组成上分布不均匀。激光直接照射区域由于热输入太大产生过厚的金属间化合物层，焊趾根部区域由于所获的热输入小未产生足量的金属间化合物层，导致此处是接头的薄弱区域，这种不均匀的界面层使得接头的力学性能较差。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种提高铝合金-不锈钢异种金属激光自熔钎焊搭接接头强度的方法，沿界面方向产生均匀的金属间化合物层从而达到提升焊接接头整体性能的作用。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种提高铝/钢搭接接头强度的旋转激光自熔钎焊方法，该方法通过激光束的旋转来调控界面，解决了界面层不均匀的问题，可获得性能优异，界面层均匀的熔钎焊接头。

本发明实现其发明目的所采取的技术方案是：一种提高铝/钢搭接接头强度的旋转激光自熔钎焊方法，其步骤如下：

S1、对待焊接的铝合金板和不锈钢板的待焊区域及四周进行清洁预处理，去除表面氧化膜后使用丙酮去除表面油污及残留金属粉末；

S2、将完成预处理的锈钢板与铝合金板装配为铝合金板在上、不锈钢在下的搭接形式，组成待焊件；

S3、采用旋转激光束对待焊件进行焊接，焊接过程采用高纯氩气保护；所述旋转激光束照射在待焊件上的激光光斑为圆形，光斑直径为2-4mm，旋转激光束的旋转频率为10-60HZ；旋转激光束焦点的旋转半径为0.5-2mm；

焊接过程中，保证旋转激光束在待焊件上的平均热量分布为：3/4激光热量照射在铝合金板上熔化铝合金，1/4激光热量照射到不锈钢板上加热但不熔化不锈钢，熔化的铝合金在未熔化的不锈钢上铺展，形成钎焊界面，完成焊接。

本发明通过调节离焦量范围来控制光斑直径，离焦量范围为±25～±35mm。

本发明的原理是：