[发明专利]一种使两块金属薄板对接的激光焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接方法，尤其涉及一种使两块金属薄板对接的激光焊接方法。

背景技术

一直以来，对于厚度小于0.5毫米的薄板材料的焊接，焊接过程中变形大，起始点与结束点母材损失严重，焊接难度大、要求苛刻所以被焊接界归于精密焊接范畴。其焊接难点在于材质的厚度薄(一般仅为零点几个毫米，有的甚至小于0.1mm)，极易受到焊接过程中各个环节的影响，从而产生板材焊穿现象和受热变形，而薄板材料多应用于精密器件，因此对变形和焊接强度有严格的要求，尤其在要求密封性的缝焊场合，常规的焊接方式多难以满足。而脉冲激光焊具有焊斑小，焊接后变形小，焊缝光滑、精美等优点，所以采用激光焊接方式加工薄板材料倍受人们的推崇。

虽然激光焊接的优势巨大，但目前采用的脉冲激光焊接工艺加工，缝焊后的产品多存在如下方面的不足：1、焊接后焊缝平整度不高，焊接处变形扭曲严重。2、焊缝始末两端存在母材烧损、缺失现象。3、焊缝强度低，易受外力的撕扯、冲击等从焊缝处断裂。4、焊接时存在焊穿焊漏现象。5、起始段背面焊缝宽度由小到大，整条焊缝背面成型一致性差，严重影响焊缝强度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是为了克服以上的不足，提出了一种提高焊缝强度的使两块金属薄板对接的激光焊接方法。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种使两块金属薄板对接的激光焊接方法，包括如下步骤：根据所述金属薄板确定光斑大小，根据所述光斑大小选择相应的激光焊接设备并确定焊接高度；在两块金属薄板的对接缝的起始端前紧贴设置第一引焊板、在所述对接缝末端后紧贴设置第二引焊板；以一定焊接频率、单次焊接能量及一定的焊接移动速度从第一引焊板的第一焊接位置处开始沿着所述对接缝到第二引焊板的第二焊接位置处进行移动并进行激光释放。

所述光斑直径≥金属薄板的厚度/脉冲激光的深宽比。

所述激光焊接设备为光纤机，根据D1＝D2*f1/f2选择光纤机的光纤、准直镜和聚焦镜，其中D1是光斑的直径，D2是光纤的直径、f1是聚焦镜的焦距，f2是准直镜的焦距。

所述焊接高度通过如下方法确定：使聚焦镜和焊接平面的距离远大于聚焦镜的焦距长度；选取合适的能量，对样品进行点焊，并在焊接时逐渐减小聚焦镜和焊接平面的距离，同时获取火焰高度和焊斑大小；在火焰高度最高处附近进行反复试焊，比较焊斑大小，选择焊斑最小的位置即确定为焊接高度。

所述激光焊接设备为硬光路机，所述焊接高度由所述光斑直径确定。

释放所述单次焊接能量的时间t为：L＜0.1mm，t≤1.0ms；0.1mm≤L＜0.3mm，t≤3ms；0.3mm≤L＜0.5mm，t≤5ms；其中L为金属薄板的厚度。

所述单次焊接能量的峰值功率通过如下方法确定：

31)将峰值功率设为较小能量并对试样表面进行点焊；

32)增加峰值功率并对试样表面进行点焊，观察背痕成型情况，在增加峰值功率时应保证每次焊接时无金属飞溅产生；

33)当点焊背痕成型超过预设值时停止增加峰值功率，否则返回32)；

34)在对接缝处进行缝焊，观察背痕成型情况；

35)如背痕成型小于焊接要求相应增加峰值功率并返回34)，如背痕成型大于焊接要求相应减小峰值功率并返回34)，如背痕成型程度达到焊接要求即确定当前的峰值功率为所述单次焊接能量的峰值功率。

所述焊接频率选择激光焊接设备所允许的最高频率值；所述焊接移动速度通过如下公式确定：焊接移动速度＝光斑直径×重叠率×焊接频率。

所述第一引焊板、第二引焊板的材质与所述金属薄板相同，所述第一引焊板、第二引焊板的厚度与所述金属薄板相同。

所述第一焊接位置处距所述焊缝起始端的距离大于试焊接时起始端焊缝宽度渐增段的长度，所述第二焊接位置处距所述焊缝末端的距离大于5个焊斑直径距离。

本发明与现有技术对比的有益效果是：本发明通过增加第一引焊板可以完全避免焊接初期焊斑强度弱的现象，通过引焊设置可以使起始点在焊接时达到热平衡状态，消除了低温金属对激光能量的消耗，使能量尽量多的应用于熔化金属的过程，从而保证了起始点和焊缝其他处强度相同，提高了焊接质量，增加了焊接的强度。采用本发明焊接的焊缝在经过多次扭曲、撕扯时保持与母材相同强度特性，无强度薄弱点。

采用本发明还可以完全消除焊坑裂纹的产生，由于有第二引焊板的存在，末端焊坑在焊接时会被第二引焊板熔化的金属填充，从而消除了末端焊坑裂纹对整个焊缝强度的影响。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中引焊板的放置示意图；