[发明专利]一种制备焊接用铝金属件的方法

说明书

一种制备用于焊接的铝金属件的方法，以及由所制备的铝金属件形成的焊接的钣金组件。在一个实施方式中，激光的扫描束被引导到钣金件的边缘部分，使得扫描束的一部分被配置成冲击边缘部分处的氧化物层。在边缘部分处使激光以一系列烧蚀脉冲进行脉动，这些烧蚀脉冲产生烧蚀羽流，该烧蚀羽流包括来自边缘部分的主表面和外周表面的氧化物层的烧蚀材料。对烧蚀羽流进行分析，烧蚀和分析持续进行，直至达到或超过烧蚀羽流或分析羽流中至少一种成分的阈值。基于对烧蚀羽流或分析羽流的分析来调整激光的一个或多个操作参数。在一些实施方式中，同时制备两个铝金属件。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年9月17日提交的美国临时申请序列号62/732,223的权益，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及焊接金属件，并且更具体地，涉及制备用于焊接的铝基钣金件。

背景技术

汽车工业中正在推动使用重量更轻的材料以达到燃料经济性的目的。铝基材料可以是较重的钢材料的理想替代物。然而，当铝暴露于环境中时，在铝基材料上自然形成氧化物层。特别是在摩擦搅拌焊接过程中，氧化物层可能不期望地影响铝基钣金中的焊接接头。希望使焊接接头的氧化物污染最小化。

发明内容

根据一个实施方式，提供一种制备用于焊接的铝金属件的方法，铝金属件具有氧化物层，该方法包含以下步骤：将激光光束引导到铝金属件的边缘部分，使得光束的一部分配置成冲击边缘部分处的氧化物层，其中边缘部分包括铝金属件的主表面的至少一部分、铝金属件的副表面的至少一部分、以及铝金属件的外周表面的至少一部分，外周表面位于主表面与副表面之间；在边缘部分处以一系列清洁脉冲使激光脉动，其中清洁脉冲产生清洁羽流，清洁羽流包括来自位于主表面处的氧化物层的烧蚀材料以及来自位于外周表面处的氧化物层的烧蚀材料；针对一系列清洁脉冲分析清洁羽流或分析由边缘部分处的一系列分析脉冲产生的分析羽流；继续清洁和分析步骤，直至达到或超过清洁羽流或分析羽流中铝的最大阈值；以及基于清洁羽流或分析羽流的分析来关联激光沿着边缘部分的移动。

该方法可以进一步如技术上可行的单独地或组合地包括以下步骤或特征中的一个或多个：

·光束是扫描束，并且激光的扫描束包含2-D扫描或3-D扫描，2-D扫描或3-D扫描在光束上具有朝着中心轴线更高的非均匀功率分布；

·激光的扫描束包含2-D扫描，2-D扫描具有在200mm×200mm与400mm×400mm之间的覆盖面积，包括端值在内；

·激光的扫描束包含3-D扫描，3-D扫描具有在200mm×200mm×50mm和400mm×400mm×150mm之间的覆盖体积，包括端值在内；

·至少一种成分的阈值与氧的最小阈值相比是铝的最大阈值；

·铝的最大阈值是每脉冲500个计数并且氧的最小阈值是每脉冲500个计数，并且清洁和分析步骤持续到铝大于每脉冲500个计数并且氧小于每脉冲500个计数；

·至少一种成分的阈值包括镁、铜、锰锡、硅和/或锌的阈值，并且其中镁、铜、锰锡、硅和/或锌作为一种或多种合金元素包括在基础材料层中；

·一个或多个操作参数包括激光的功率水平、脉冲持续时间、波长、脉冲频率、位置和/或速度；

·氧化物层进一步包括其他表面污染物，并且其中其他表面污染物包括有机物、碳氢化合物、污垢和/或油；

·基础金属层具有一个厚度，并且边缘部分在清洁和分析步骤之后具有一个厚度，并且其中边缘部分在清洁和分析步骤之后的厚度与基础金属层的厚度之间的差值在0.001-5％内，包括端值在内；

·清洁和分析步骤导致在边缘部分处的氧化物层的完全去除，以形成基础金属层的暴露的次表面；