本發(fā)明涉及材料拼焊領域，特別是一種單模激光器的壓鑄鋁與5系鋁合金拼焊裝置及方法。

背景技術：

1、目前汽車零配件中大量使用壓鑄鋁合金，尤其在新型流道板中大量使用壓鑄鋁合金，存在大量壓鑄鋁與5系鋁合金拼接焊縫，所述5系鋁合金屬于較常用的合金鋁系列，主要元素為鎂，含鎂量在3-5%之間，又可以稱為鋁鎂合金。激光焊接是將高強度的激光束輻射到金屬表面，通過激光與物質的相互作用，使金屬熔化達到連接的目的。但由于壓鑄鋁合金材質疏松，內部存在細小空洞，因此常規(guī)激光焊接時易形成炸孔等缺陷，難以形成穩(wěn)定合格的焊縫。因此急需研發(fā)一種單模激光器的壓鑄鋁與5系鋁合金拼焊裝置及方法來解決上述問題，提高產品的合格率。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，而提供一種單模激光器的壓鑄鋁與5系鋁合金拼焊裝置及方法，通過單模激光器輔以夾緊工裝，對壓鑄鋁與5系鋁合金進行激光拼接焊，可有效的減少爆點，得到質量穩(wěn)定的焊縫。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

3、一種單模激光器的壓鑄鋁與5系鋁合金拼焊裝置，用于壓鑄鋁與5系鋁合金的激光拼焊，包括單模激光器、夾緊工裝和保護氣輸出設備；所述夾緊工裝上開設有凹槽，所述壓鑄鋁和5系鋁合金放置于所述凹槽內，并通過所述夾緊工裝使壓鑄鋁的待拼焊面和5系鋁合金的待拼焊面緊貼；壓鑄鋁的待拼焊面和5系鋁合金的待拼焊面緊貼后的連接處形成焊縫，所述單模激光器沿所述焊縫進行拼焊，所述保護氣輸出裝置可移動的設置于焊縫上方。單模激光器通常是指輸出模式為單個具有非常窄帶寬的激光束的激光器。單模激光器的輸出模式是tem00模式，即基模，具有非常小的發(fā)散角和非常高的光束質量。

4、本發(fā)明通過單模激光器輔以夾緊工裝和保護氣輸出設備，并通過獨特的圓形擺動焊接方法對對壓鑄鋁與5系鋁合金進行激光拼接焊，可有效的減少爆點，得到質量穩(wěn)定且美觀的焊縫。采用常規(guī)激光拼焊裝置和方法的焊接爆點率為60%左右，而采用本發(fā)明的裝置和方法的焊接爆點率降低至5%左右，大大提高產品的合格率。

5、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述單模激光器的芯徑為14μm。本發(fā)明采用芯徑為14μm的單模激光器能夠更好的降低焊接的爆點率。

6、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述夾緊工裝包括相對設置的第一夾緊部和第二夾緊部，所述第一夾緊部和第二夾緊部的橫截面均為l形，且所述第一夾緊部和第二夾緊部嵌套連接，所述壓鑄鋁和5系鋁合金放置于所述第一夾緊部和第二夾緊部形成的凹槽內。本發(fā)明的夾緊工裝采用第一夾緊部和第二夾緊部嵌套，并通過伸縮組件開合，可適應多種尺寸的壓鑄鋁和5系鋁合金的夾緊，提高夾緊工裝的通用性。所述夾緊工裝上還設有多個對齊組件，方便壓鑄鋁與5系鋁合金夾緊對齊，對齊組件為現(xiàn)有技術，此處不多贅述。

7、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述夾緊工裝還包括彈簧，所述彈簧兩端分別與第一夾緊部和第二夾緊部連接，所述第一夾緊部和第二夾緊部對壓鑄鋁與5系鋁合金夾緊時，所述彈簧處于拉伸狀態(tài)。彈簧為拉伸狀態(tài)具有回彈的趨勢，進一步使第一夾緊部和第二夾緊部能夠對壓鑄鋁與5系鋁合金夾緊。

8、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，還包括伸縮組件，所述伸縮組件分別與第一夾緊部和第二夾緊部連接，帶動第一夾緊部和第二夾緊部開合?？梢圆捎靡簤焊鬃鳛樯炜s組件，帶動第一夾緊部和第二夾緊部開合，對壓鑄鋁與5系鋁合金夾緊。

9、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述單模激光器的功率為1500-1800w。本發(fā)明采用功率為1500-1800w的單模激光器能夠更好的降低焊接的爆點率。

10、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述保護氣輸出設備內的保護氣為氮氣或者氬氣。在激光焊接過程中，?保護氣體的作用至關重要。?它不僅能夠保護焊縫熔池免受氧化，?還能有效降低氣孔生成，?這對于確保焊接質量至關重要。?此外，?保護氣體還能抑制高功率激光焊接產生的等離子云屏蔽，?這種屏蔽作用可能會影響激光的有效利用率。?因此，?正確選擇和使用保護氣體對于獲得理想的焊接效果至關重要。?不正確的使用方式可能會導致焊縫變差、?產生裂紋或力學性能降低，?甚至可能導致焊縫氧化更嚴重或成型不均勻。本發(fā)明在大量實驗后選擇氮氣或者氬氣作為保護氣體。

11、一種拼焊裝置的壓鑄鋁與5系鋁合金拼焊方法，包括以下步驟：

12、s1、夾緊定位：將壓鑄鋁與5系鋁合金對齊放置于所述夾緊工裝的凹槽內，通過夾緊工裝將壓鑄鋁與5系鋁合金夾緊；

13、s2、啟動拼焊：使用芯徑為14μm且功率為1500-1800w的單模激光器，對焊縫進行圓形擺動焊接，圓形擺動的直徑為1.2-1.5mm，擺動速度為400-600mm/s，重疊率為50%-80%，激光束偏移5系鋁合金側0.2-0.4mm，保護氣輸出裝置中保護氣的流速為15-25l/min。

14、設焊縫所在的軸線為x軸，5系鋁合金在所述x軸的上方，所述壓鑄鋁在x軸下方；單模激光器的激光束偏移至x軸上方0.2-0.4mm處，以此處為激光束的圓心，開始沿焊縫方向圓形擺動焊接，圓形擺動焊接的直徑為1.2-1.5mm，擺動速度為400-600mm/s，重疊率為50%-80%，可有效的減少爆點，得到質量穩(wěn)定且美觀的焊縫。

15、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述s2中圓形擺動的重疊率為60%-70%，可有效的減少爆點。

16、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述s2中的激光束偏移5系鋁合金側的光束偏移量為0.3mm，可有效的減少爆點。

17、本發(fā)明具有如下有益效果：

18、本發(fā)明通過單模激光器輔以夾緊工裝和保護氣輸出設備，并通過獨特的圓形擺動焊接方法對對壓鑄鋁與5系鋁合金進行激光拼接焊，可有效的減少爆點，得到質量穩(wěn)定且美觀的焊縫。采用常規(guī)激光拼焊裝置和方法的焊接爆點率為60%左右，而采用本發(fā)明的裝置和方法的焊接爆點率降低至5%左右，大大提高產品的合格率。

19、本發(fā)明的夾緊工裝采用第一夾緊部和第二夾緊部嵌套，并通過伸縮組件開合，可適應多種尺寸的壓鑄鋁和5系鋁合金的夾緊，提高夾緊工裝的通用性。

技術特征：

1.一種單模激光器的壓鑄鋁與5系鋁合金拼焊裝置，用于壓鑄鋁（5）與5系鋁合金（4）的激光拼焊，其特征在于：包括單模激光器（1）、夾緊工裝（2）和保護氣輸出設備（3）；所述夾緊工裝（2）上開設有凹槽，所述壓鑄鋁（5）和5系鋁合金（4）放置于所述凹槽內，并通過所述夾緊工裝（2）使壓鑄鋁（5）的待拼焊面和5系鋁合金（4）的待拼焊面緊貼；壓鑄鋁（5）的待拼焊面和5系鋁合金（4）的待拼焊面緊貼后的連接處形成焊縫（6），所述單模激光器（1）沿所述焊縫（6）進行拼焊，所述保護氣輸出裝置可移動的設置于焊縫（6）上方；

2.根據權利要求1所述的一種單模激光器的壓鑄鋁與5系鋁合金拼焊裝置，其特征在于：所述夾緊工裝（2）包括相對設置的第一夾緊部和第二夾緊部，所述第一夾緊部和第二夾緊部的橫截面均為l形，且所述第一夾緊部和第二夾緊部嵌套連接，所述壓鑄鋁（5）和5系鋁合金（4）放置于所述第一夾緊部和第二夾緊部形成的凹槽內。

3.根據權利要求2所述的一種單模激光器的壓鑄鋁與5系鋁合金拼焊裝置，其特征在于：所述夾緊工裝（2）還包括彈簧，所述彈簧兩端分別與第一夾緊部和第二夾緊部連接，所述第一夾緊部和第二夾緊部對壓鑄鋁（5）與5系鋁合金（4）夾緊時，所述彈簧處于拉伸狀態(tài)。

4.根據權利要求2所述的一種單模激光器的壓鑄鋁與5系鋁合金拼焊裝置，其特征在于：還包括伸縮組件，所述伸縮組件分別與第一夾緊部和第二夾緊部連接，帶動第一夾緊部和第二夾緊部開合。

5.根據權利要求1所述的一種單模激光器的壓鑄鋁與5系鋁合金拼焊裝置，其特征在于：所述保護氣輸出設備（3）內的保護氣為氮氣或者氬氣。

6.利用權利要求1-5任一項所述的拼焊裝置的壓鑄鋁與5系鋁合金拼焊方法，其特征在于：包括以下步驟：

7.根據權利要求6所述的拼焊裝置的壓鑄鋁與5系鋁合金拼焊方法，其特征在于：所述s2中圓形擺動的重疊率為60%-70%。

8.根據權利要求7所述的拼焊裝置的壓鑄鋁與5系鋁合金拼焊方法，其特征在于：所述s2中的激光束偏移5系鋁合金（4）側的光束偏移量為0.3mm。

技術總結
本發(fā)明公開了一種單模激光器的壓鑄鋁與5系鋁合金拼焊裝置及方法，涉及材料拼焊領域，用于壓鑄鋁與5系鋁合金的激光拼焊，包括單模激光器、夾緊工裝和保護氣輸出設備；所述夾緊工裝上開設有凹槽，所述壓鑄鋁和5系鋁合金放置于所述凹槽內，并通過所述夾緊工裝使壓鑄鋁的待拼焊面和5系鋁合金的待拼焊面緊貼；壓鑄鋁的待拼焊面和5系鋁合金的待拼焊面緊貼后的連接處形成焊縫，所述單模激光器沿所述焊縫進行拼焊，所述保護氣輸出裝置可移動的設置于焊縫上方。本發(fā)明通過單模激光器輔以夾緊工裝，對壓鑄鋁與5系鋁合金進行激光拼接焊，可有效的減少爆點，得到質量穩(wěn)定的焊縫。

技術研發(fā)人員：蘇金松,徐翊涵,朱羅翔,李新依,徐海建
受保護的技術使用者：蘇州卡門哈斯激光技術有限責任公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10