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激光焊接方法与流程2021-4-21

在电梯轿厢和高铁车厢等的生产过程中,为了满足使用要求的同时尽量减轻自身的质量,经常会采用大尺寸且较薄的不锈钢板。为了加强不锈钢板的刚度,防止其变形,一般会在其背面增加一条或者多条加强筋,加强筋的材质一般为镀锌薄板。

目前,加强筋与不锈钢板的连接主要采用的是胶粘的方式,但是此种方式成本高,更重要的是胶粘的方式耐久性差,强度低,使用时间较长便会出现脱落。
技术实现要素:

基于此,有必要针对现有采用胶粘的方式耐久性差,强度低的问题,提供一种激光焊接方法。

一种激光焊接方法,用于将涂镀板焊接于面板上,所述涂镀板包括基板和覆盖于所述基板的镀层,包括以下步骤:

对所述面板和所述涂镀板进行除油除污清理;

去除所述涂镀板上位于焊接区域内的镀层;

将所述面板和所述涂镀板贴合并夹紧;

采用光纤激光器对所述涂镀板和所述面板进行焊接,其中,所述光纤激光器的光纤芯径小于50μm,焊接速度大于或等于5m/min,离焦量为-5mm~5mm。

上述激光焊接方法,采用光纤激光器进行焊接,面板和涂镀板的连接更牢固,此外,由于光纤激光器发射的激光能量呈高斯分布,具有光斑能量高度集中的优势,能够有效减少光斑周围热输入量,从而在对涂镀板去除镀层的区域进行焊接时,有效避免镀层的存在产生大量的飞溅而在面板背面形成痕迹。


具体实施方式

一种激光焊接方法,用于将涂镀板焊接于面板上,涂镀板包括基板和覆盖于基板的镀层,包括以下步骤:

步骤S110,对面板和涂镀板进行除油除污清理;

步骤S120,去除涂镀板上位于焊接区域内的镀层;

步骤S130,将面板和涂镀板贴合并夹紧;

步骤S140,采用光纤激光器对涂镀板和面板进行焊接,其中,光纤激光器的光纤芯径小于50μm,焊接速度大于或等于5m/min,离焦量为-5mm~5mm。

上述激光焊接方法,采用光纤激光器进行焊接,面板和涂镀板的连接更牢固,此外,由于光纤激光器发射的激光能量呈高斯分布,具有光斑能量高度集中的优势,能够有效减少光斑周围热输入量,从而在对涂镀板去除镀层的区域进行焊接时,有效避免镀层的存在产生大量的飞溅而在面板背面形成痕迹。

光纤芯径越小,光斑直径越小,能量密度越高,则形成的焊缝宽度越窄,选用光纤芯径小于50μm的光纤激光器,则激光器的功率较低,能够减少焊接过程中焊接热输入量。在其余工艺参数相同的条件下,焊接速度越小热输入量越大,焊缝越宽,通过控制焊接速度不小于5m/min,以减少焊接热输入量。离焦量的绝对值越大则光斑尺寸越大,激光能量越分散,焊接深度相同的条件下离焦越大,焊接功率更高,相应的热输入量也越大,将离焦量限制在±5mm之内,能够控制热输入量,防止面板上背面痕迹的产生。

步骤S110中,对面板和涂镀板进行除油除污清理的步骤包括利用清洗液对面板和涂镀板进行清洗并用干燥的压缩空气吹干面板和涂镀板。进一步地,可将面板和涂镀板放置于超声波清洗机中用酒精清洗15分钟,然后用无尘布充分擦拭干净,并利用干燥的压缩空气吹净,确保焊接区域内无残留油污及其他颗粒。

步骤S120中,去除涂镀板上位于焊接区域内的镀层可采用机械打磨法、化学腐蚀法或激光烧蚀法去除镀层,待去除的镀层的宽度为0.2mm~2mm,被去除的镀层厚度占镀层总厚度的比例大于或等于80%。

镀层通常为锌或锌合金。由于涂镀板上镀层的熔点通常低于基板的熔点,在焊接过程中由于受热而产生大量的金属蒸汽,导致明显的飞溅,通过去除涂镀板上位于焊接区域内的镀层,能够进一步避免出现金属蒸汽而导致焊接过程中面板上产生背面痕迹。

需要说明的是,只需去除涂镀板上位于焊接区域内的镀层,即待去除的镀层的宽度为0.2mm~2mm,被去除的镀层厚度占镀层总厚度的比例大于或等于80%,防止涂镀板的基板完全暴露在空气中而发生腐蚀。

化学腐蚀法包括用盐酸腐蚀涂镀板上位于焊接区域内的镀层。

激光烧蚀法包括依次选用能量为300W~450W的第一激光束和能量为80W~200W的第二激光束对涂镀板上的焊接区域进行扫描。采用能量为300W~450W的第一激光束进行扫描时,利用高能量密度激光束冲击涂镀板表面的镀锌层,使大部分镀锌层气化脱离基板表面,同时,高能量密度激光束会使涂镀板表面出现黄化层。采用能量为80W~200W的第二激光束进行扫描,旨在利用低能量密度激光束去除涂镀板待焊接区域的黄化层。依次选用能量为300W~450W的第一激光束和能量为80W~200W的第二激光束对涂镀板上的焊接区域进行扫描,能够保证去除涂镀板表面的镀层,同时不引入其他杂质,以确保焊接质量。

涂镀板为镀锌板,面板为碳钢板、预涂板、拉丝面不锈钢板或镜面不锈钢板,面板的厚度为0.8mm~1.5mm。

步骤S140中,采用光纤激光器对涂镀板和面板进行焊接时,通过液氮喷枪朝面板远离涂镀板的表面喷射液氮,根据莱顿弗罗斯特效应,可以最大限度的消除焊接过程中面板背面的热积累效应,避免焊缝背面出现烧伤变形、氧化变色等缺陷。

进行激光焊接时,激光束的移动与液氮喷枪的移动保持同步,有效避免焊接过程中面板背面的热积累效应。液氮喷枪与面板的夹角为10°~45°。液氮喷枪的末端光纤激光器出射的激光束的距离20mm~60mm,即液氮喷枪在距离光纤激光器出射的激光束20mm~60mm位置处朝面板喷射液氮,从而保证液氮喷枪喷射出的液氮能够覆盖面板上尽可能大的区域,明显改善面板焊接区域的散热,使得焊缝背面没有任何变形和氧化变色。进一步地,液氮的喷射速度为300m/min~500m/min时,可以更显著地改善面板焊接区域的散热,焊接完成后观察焊缝背面没有任何变形和氧化变色。上述激光焊接方法尤其适用于导热系数较低的不锈钢面板。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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