[发明专利]一种镀层金属工件的激光焊接方法

说明书

本发明公开了一种具有低熔点镀层金属工件的搭接激光焊接方法，特别是镀锌钢板的激光焊接方法。本方法首先通过一种热源对两层或多层金属工件搭接的上方金属工件及搭接接触面镀层进行加热，加热过程中上方金属工件靠近搭接接触面的部分会受热膨胀进而与下方金属工件产生间隙，低熔点镀层受热变成蒸汽会从间隙处挥发，从而将两金属工件的搭接接触面镀层去除，然后以金属工件的搭接接触面为焊缝，采用激光束将金属工件焊接在一起，通过这种方式有效的抑制了低熔点镀层引起的焊接缺陷。

技术领域

本发明涉及一种具有低熔点镀层金属工件的搭接激光焊接方法，特别是涉及汽车工业、航空、造船、铁路和房屋建筑等行业中用于镀锌层钢板的激光焊接方法。

背景技术

为了使钢板具有良好的防腐蚀作用，钢板表面通常镀有一层可防腐的镀层特别是锌镀层，镀锌钢板以其成本低、抗腐蚀性能优异得到广泛应用，尤其是在汽车、航空、造船、铁路和房屋建筑等领域。目前对于镀锌板的搭接焊接方法主要集中在电阻点焊工艺上，但是电阻点焊存在能耗高、表面质量差、电极寿命低、焊接所需法兰尺寸大等缺点，而激光焊具有生产效率高、焊接质量好、能耗低等一系列优点，因此越来越多的厂商希望能采用激光焊接的方法代替电阻点焊。

但是由于在镀锌钢的搭接激光焊接过程中，镀层锌和基体钢物理特性的极大差异(镀锌层锌的熔点约420℃，沸点约908℃，基体钢的熔点约1300℃，沸点约2861℃)，镀层锌的气化先于基体钢的熔化，在电弧刚接触到镀锌层时，锌迅速气化，产生的锌蒸气向外喷射，很容易使焊接产生熔渣粒子、气孔、飞溅、未熔合及裂纹等焊接缺陷，电弧的稳定性也因此受到影响，焊接质量下降，这极大地限制了镀锌钢板的激光焊接应用。

为了消除镀锌钢板上的镀层锌对激光焊接的影响，目前对于镀锌钢板激光搭接焊，很多采用焊前去除涂层的方法，焊前去除涂层的方法包括化学法和机械法，化学法就是通过酸腐蚀使指定区域去除镀层，但是酸性试剂控制不当易造成基板腐蚀，废液需要额外处理；机械方法就是使用刨床、磨床等机械剥离去除镀层，但是机械剥离要求板料的平整度非常高，容易造成基板的机械损伤。而且这些方法都需要较高的制造成本和复杂的工艺过程。

因此，需要一种高效、低成本的激光焊接方法，使镀锌钢板焊接时可以得到良好焊接质量的焊缝。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种在激光焊接前使用加热方式来抑制低熔点涂层引起的焊接缺陷的工艺方法。

为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种镀层金属工件的激光焊接方法，包括如下步骤：

(a)准备两张或两张以上的金属工件，将所述金属工件搭接在一起，在金属工件搭接的接触部分中，至少一张钢板表面具有低熔点的镀层；

(b)利用加热装置对金属工件搭接接触面进行加热的方式，将金属工件搭接接触面镀层去除；

(c)以金属工件的搭接接触面为焊缝，采用激光装置的一束或多束激光束将金属工件焊接在一起。

在另一优选例中，所述镀层为镀锌层。

在另一优选例中，所述金属工件至少一张为钢板。

在另一优选例中，所述镀层厚度为2-50μm。

在另一优选例中，所述单个金属工件的厚度为0.5-6mm，优选地，0.5-2.5mm。

在另一优选例中，所述金属工件搭接在一起的总厚度小于等于10mm。

在另一优选例中，所述激光束的功率范围为0.05-30KW；优选地，2-10KW。

在另一优选例中，所述加热的方式为电弧，激光，感应加热，摩擦生热，或其以上的混合方法。

在另一优选例中，所述加热的温度为400℃-1500℃；优选地，900℃-1000℃。