CN102179626A - 一种镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法 - Google Patents
一种镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102179626A CN102179626A CN2011101078993A CN201110107899A CN102179626A CN 102179626 A CN102179626 A CN 102179626A CN 2011101078993 A CN2011101078993 A CN 2011101078993A CN 201110107899 A CN201110107899 A CN 201110107899A CN 102179626 A CN102179626 A CN 102179626A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zinc
- plated
- laser
- permanent magnet
- carbon steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
一种镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，属于激光焊接技术领域，焊接前，采用物理气相沉积技术在镀锌NdFeB永磁体工件待焊的接触面上，或者在镀锌低碳钢工件待焊的接触面上，或者在两者各自的接触面上沉积1～10μm厚的Al膜；将镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢的待焊面搭接并用夹具固定在激光器工作台上；调节激光参数，进行激光焊接。焊接过程中沉积的Al膜跟Zn反应，减少了Zn的蒸发，从而降低了焊接接头中的锌气孔，同时减少了焊接过程中的飞溅，使得焊接接头的剪切强度大幅提高；采用物理气相沉积技术可批量沉积Al膜，生产效率高，成本低；Zn-Al复合镀层耐腐蚀性好，工件使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于激光焊接技术领域，特别涉及一种镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法。
背景技术
烧结NdFeB永磁体极易发生晶间富Nd相腐蚀而使合金材料粉化，因此使用NdFeB永磁体需要采取一定的表面防腐技术。电镀锌技术在工件表面镀上的镀锌层不但具有物理屏蔽作用，而且对基体还起到了电化学保护作用，使其具有良好的抗腐蚀性能。同时，由于该技术生产效率高、成本低而被广泛应用于烧结NdFeB永磁体的表面防腐处理。一些钢板为了防腐蚀和氧化，也经常在表面镀上一层锌或以锌为主的合金。
然而，由于锌的沸点低(906℃)，在对镀锌工件实施搭接焊时，工件接触面的锌将会蒸发而产生锌蒸汽。如果熔池中锌蒸汽未能在熔池金属凝固之前逸出，将在接头中形成大的气孔。同时锌蒸汽会搅动熔池，造成熔池金属飞溅，从而削弱接头连接强度(如图2所示)。
目前，为了控制镀锌件搭接焊过程中的锌气孔，采用以下几种措施：
(1)采用特别设计的工装夹具或利用表面凸起，使得工件之间存在间隙，让锌蒸汽能从间隙中排出。虽然这种方法能在一定程度上减少接头中的锌气孔，但是由于所需的排气间隙通常通过放置垫片或通过冲压、压花和激光冲击等方法在工件表面形成小凸起，因此增加了生产工序和成本。此外，此方法会造成焊后焊接结构的尺寸发生变化，从而影响焊接精度。
(2)在工件的待焊处预先机械除锌或采用“先焊后镀”的工艺。机械除锌可以完全避免产生锌蒸汽，但是焊接接头由于缺少镀锌层的保护极易发生腐蚀，从而降低工件使用寿命。而“先焊后镀”工艺适用范围有限，对于一些复杂零件的生产，此工艺会使工序变得繁杂，增加了生产成本。
(3)在搭接面或熔池中添加某种物质，使该物质在锌汽化前能与锌产生化合反应，形成稳定的化合物，以抑制锌气孔。有学者通过将氧气同惰性气体混合起来作为保护气，或者将氧化铁粉末预先涂覆在镀锌试样表面，焊接过程中氧化铁分解出氧气，使氧气与镀锌层中的锌反应生成不易汽化的氧化锌或过氧化锌。这种方法在某种程度上有效，但是氧气进入熔池后不仅与锌反应，还会同其他元素反应，这会对焊接质量造成不利的影响。也有学者在激光焊接镀锌板时向熔池中注射金属粉末铜，或在搭接面上放置铜箔或铜镀层，希望铜与锌在焊接中互溶并冷却凝固后形成合金，以减少锌气孔。但是，铜的熔点是1083℃，高于锌的沸点，在焊接中，锌在与铜反应之前就蒸发了，而且，铜作为中间层还会引发凝固裂纹。
发明内容
本发明提供一种镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，以克服现有技术无法有效控制锌气孔、接头强度低、工序复杂、成本高、焊接精度低及耐腐蚀性差等缺点。
本发明的技术方案如下：
一种镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，其特征在于按如下步骤进行：
1)焊接前，采用物理气相沉积方法在镀锌NdFeB永磁体工件待焊的接触面上，或者在镀锌低碳钢工件待焊的接触面上，或者在两者各自的待焊的接触面上沉积1～10μm厚的Al膜；
2)将镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢的待焊的接触面搭接，并用夹具固定在激光器工作台上，进行激光焊接。
本发明所述的镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，其特征在于：所述物理气相沉积方法采用中频交流磁控溅射的物理气相沉积方法或真空蒸发镀膜的物理气相沉积方法。
本发明所述的镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，其特征在于：所述激光器为Nd:YAG固体激光器。
本发明所述的镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，其特征在于：所述激光焊接的激光束从低碳钢一侧入射。
本发明所述的镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，其特征在于：所述激光焊接采用激光缝焊或激光点焊。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明方法采用沉积Al膜跟Zn反应，减少了Zn的蒸发，从而降低了焊接接头中的锌气孔，同时减少了焊接过程中的飞溅，使得焊接接头的剪切强度大幅提高；采用物理气相沉积技术可批量沉积Al膜，生产效率高，成本低；Zn-Al复合镀层耐腐蚀性好，工件使用寿命长。
附图说明
图1为焊前分别在镀锌NdFeB永磁体和镀锌低碳钢各自待焊的接触面上沉积Al膜的激光点焊实施例示意图。
图2为焊前分别在镀锌NdFeB永磁体和镀锌低碳钢各自待焊的接触面上沉积Al膜的激光点焊的焊后接头截面金相组织照片。
图3为焊前分别在镀锌NdFeB永磁体和镀锌低碳钢各自待焊的接触面上沉积Al膜的激光点焊的焊后接头截面金相组织照片。
图4为焊前在镀锌NdFeB永磁体待焊的接触面上沉积Al膜，而镀锌低碳钢待焊的接触面上不沉积Al膜的激光缝焊实施例示意图。
图5为焊前在镀锌低碳钢待焊的接触面上沉积Al膜，而镀锌NdFeB永磁体待焊的接触面上不沉积Al膜的激光缝焊实施例示意图。
图1至图5中，符号说明如下：
1-激光束；2-透镜；3-低碳钢；4-NdFeB永磁体；
5-镀Zn层；6-Al膜；7-焊点； 8-锌气孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更详细、完整的说明：
本发明提供的一种镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，其工艺步骤如下：
1)焊接前，采用物理气相沉积方法在镀锌NdFeB永磁体工件待焊的接触面上，或者在镀锌低碳钢工件待焊的接触面上，或者在两者各自的待焊的接触面上沉积1～10μm厚的Al膜；
2)将镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢的待焊的接触面搭接，并用夹具固定在激光器工作台上，进行激光焊接。
本发明所述的物理气相沉积方法采用中频交流磁控溅射的物理气相沉积方法或真空蒸发镀膜的物理气相沉积方法。本发明所述的激光器为Nd:YAG固体激光器。本发明所述的激光焊接的激光束从低碳钢一侧入射。本发明所述的激光焊接采用激光缝焊或激光点焊。
本发明提出的镀锌NdFeB永磁体与低碳钢激光搭接焊中锌气孔的控制方法是采用化学冶金方法，利用Al的熔点(660℃)比Zn的沸点(906℃)低的特点，在激光束的照射下，熔融的Al和Zn形成Al-Zn合金，减少了Zn的蒸发，从而有效地控制了熔池中的锌气孔。
采用中频交流磁控溅射技术和真空蒸发镀膜技术在两个工件各自待焊的接触面上分别沉积Al膜。其中中频交流磁控溅射技术适用于沉积厚度较大的Al膜，而真空蒸发镀膜技术适用于质量较小、易在磁场作用下被吸附到溅射靶材上的工件上沉积Al膜。
实施例1
如图1所示，镀锌烧结NdFeB永磁体4和镀锌普通品质的冷轧低碳钢3，尺寸分别为7.5mm×3.5mm×0.7mm和7.5mm×3.5mm×0.3mm，其中镀锌层5厚度均约为5μm。采用中频交流磁控溅射技术在镀锌NdFeB永磁体4待焊的接触面上沉积Al膜，厚度约为7μm；采用真空蒸发镀膜技术在镀锌低碳钢3待焊的接触面上沉积Al膜，厚度约为1μm；将镀锌NdFeB永磁体4与镀锌低碳钢3的待焊面搭接并用夹具固定在激光器工作台上；采用JK300HP型Nd:YAG固体激光器进行激光点焊，激光器参数为：脉冲峰值功率为812.5w，脉冲宽度为16ms，离焦量为0mm；采用Ar气作为保护气，激光束1从低碳钢3一侧入射。
经检测：焊前分别在NdFeB永磁体4和低碳钢3各自待焊的接触面上沉积Al膜的待焊零件，其焊接过程中飞溅明显减少；如图2、3所示，焊后不变形，焊接精度高，所得焊点7中的锌气孔8得到了较大的改善，同时接头的剪切强度提高了近一倍。
实施例2
如图4所示，镀锌烧结NdFeB永磁体4和镀锌普通品质的冷轧低碳钢3，尺寸分别为7.5mm×3.5mm×0.7mm和7.5mm×3.5mm×0.3mm，其中镀锌层5厚度均约为5μm。采用中频交流磁控溅射技术在镀锌NdFeB永磁体4待焊的接触面上沉积Al膜6，厚度约为5μm，镀锌低碳钢3表面不沉积Al膜；将镀锌NdFeB永磁体4与镀锌低碳钢3的待焊面搭接并用夹具固定在激光器工作台上；采用JK300HP型Nd:YAG固体激光器进行激光缝焊，激光器参数为：脉冲峰值功率为812.5w，脉冲宽度为16ms，离焦量为0mm；采用Ar气作为保护气，激光束1从低碳钢3一侧入射。
经检测：焊前在NdFeB永磁体4待焊的接触面上沉积Al膜6，而低碳钢3待焊的接触面上不沉积Al膜的待焊零件，其焊接过程中飞溅明显减少；焊后不变形，焊接精度高，所得焊点中的锌气孔得到了较大的改善，同时接头的剪切强度提高了近一倍。
实施例3
如图5所示，镀锌烧结NdFeB永磁体4和镀锌普通品质的冷轧低碳钢3，尺寸分别为7.5mm×3.5mm×0.7mm和7.5mm×3.5mm×0.3mm，其中镀锌层5厚度均约为5μm。采用真空蒸发镀膜技术在镀锌低碳钢3待焊的接触面上沉积Al膜6，厚度约为1μm，镀锌NdFeB永磁体4待焊的接触面上不沉积Al膜；将镀锌NdFeB永磁体4与镀锌低碳钢3的待焊面搭接并用夹具固定在激光器工作台上；采用JK300HP型Nd:YAG固体激光器进行激光缝焊，激光器参数为：脉冲峰值功率为812.5w，脉冲宽度为16ms，离焦量为0mm；采用Ar气作为保护气，激光束1从低碳钢3一侧入射。
经检测：焊前在镀锌低碳钢3待焊的接触面上沉积Al膜6，而镀锌NdFeB永磁体待焊的接触面上不沉积Al膜的待焊零件，其焊接过程中飞溅明显减少；焊后不变形，焊接精度高，所得焊点中的锌气孔得到了较大的改善，同时接头的剪切强度提高了近一倍。
Claims (5)
1.一种镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：
1)焊接前，采用物理气相沉积方法在镀锌NdFeB永磁体工件待焊的接触面上，或者在镀锌低碳钢工件待焊的接触面上，或者在两者各自待焊的接触面上沉积1～10μm厚的Al膜；
2)将镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢的待焊的接触面搭接，并用夹具固定在激光器工作台上，进行激光焊接。
2.根据权利要求1所述的镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，其特征在于：所述物理气相沉积方法采用中频交流磁控溅射的物理气相沉积方法或真空蒸发镀膜的物理气相沉积方法。
3.根据权利要求1所述的镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，其特征在于：所述激光器为Nd:YAG固体激光器。
4.根据权利要求1所述的镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，其特征在于：所述激光焊接的激光束从低碳钢一侧入射。
5.根据权利要求1所述的镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，其特征在于：所述激光焊接采用激光缝焊或激光点焊。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011101078993A CN102179626A (zh) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | 一种镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011101078993A CN102179626A (zh) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | 一种镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102179626A true CN102179626A (zh) | 2011-09-14 |
Family
ID=44566018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011101078993A Pending CN102179626A (zh) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | 一种镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102179626A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104107980A (zh) * | 2013-04-16 | 2014-10-22 | 日立汽车系统株式会社 | 搭接焊接头、燃料喷射阀及激光焊接方法 |
| CN107971632A (zh) * | 2016-10-21 | 2018-05-01 | 核工业西南物理研究院 | 一种消除背面飞溅的激光焊接方法 |
| CN110142492A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-08-20 | 武汉钢铁有限公司 | 无飞溅汽车用镀锌钢板电阻点焊方法 |
| CN112004636A (zh) * | 2018-04-23 | 2020-11-27 | 麦格纳座椅公司 | 具有用于增加接合强度的设计间隙的搭接焊 |
| WO2021213805A1 (de) * | 2020-04-24 | 2021-10-28 | Brose Fahrzeugteile Se & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg | Verfahren zur befestigung eines permanentmagneten |
-
2011
- 2011-04-27 CN CN2011101078993A patent/CN102179626A/zh active Pending
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| BAOHUA CHANG ET AL: "Studies on the micro-laser spot welding of an NdFeB permanent magnet with a low carbon steel", 《JOURNAL OF MATERIALS PROCESSING TECHNOLOGY》 * |
| 周世权等: "汽车车身用高强度镀锌钢板的激光搭接焊工艺研究", 《汽车工艺与材料》 * |
| 常保华等: "SPCC 钢与NdFeB永磁体的激光点焊", 《清华大学学报(自然科学版)》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104107980A (zh) * | 2013-04-16 | 2014-10-22 | 日立汽车系统株式会社 | 搭接焊接头、燃料喷射阀及激光焊接方法 |
| CN107971632A (zh) * | 2016-10-21 | 2018-05-01 | 核工业西南物理研究院 | 一种消除背面飞溅的激光焊接方法 |
| CN107971632B (zh) * | 2016-10-21 | 2019-07-12 | 核工业西南物理研究院 | 一种消除背面飞溅的激光焊接方法 |
| CN112004636A (zh) * | 2018-04-23 | 2020-11-27 | 麦格纳座椅公司 | 具有用于增加接合强度的设计间隙的搭接焊 |
| CN110142492A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-08-20 | 武汉钢铁有限公司 | 无飞溅汽车用镀锌钢板电阻点焊方法 |
| WO2021213805A1 (de) * | 2020-04-24 | 2021-10-28 | Brose Fahrzeugteile Se & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg | Verfahren zur befestigung eines permanentmagneten |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101508058B (zh) | 一种镀锌钢板搭接激光焊接方法 | |
| CN101284339B (zh) | 一种焊丝和其应用于铝及铝合金与钢焊接的方法 | |
| CN102179626A (zh) | 一种镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法 | |
| CN101695790B (zh) | 一种激光焊接方法 | |
| CN101961814A (zh) | 一种热镀铝锌钢板的点焊方法 | |
| CN107262862A (zh) | 一种镀镍‑锌复合镀层的钢/铝钎焊方法 | |
| CN109848611A (zh) | 一种基于多孔Ni/Cu合金的Sn基复合焊料片的制备方法 | |
| CA2659753A1 (en) | Method for producing a corrosion-resistant, workable sheet metal with full-surface coating of the joined, thermally treated steel sheets | |
| CN104084658A (zh) | 一种镁合金与钢的接触反应扩散钎焊连接方法 | |
| Aktaa et al. | Manufacturing and joining technologies for helium cooled divertors | |
| CN110834139B (zh) | 一种电阻点焊异种金属的方法 | |
| CN110711932A (zh) | 镀锌钢电阻焊中减轻液态金属脆化开裂的焊接凸缘预处理 | |
| CN108188582A (zh) | 一种用于制备镁/钢异种金属拼焊板的激光-电弧复合填丝焊接方法 | |
| CN113857669A (zh) | 钛合金和铝合金异种材料的激光焊接方法 | |
| CN102145439A (zh) | 钢与铝合金异质电阻钎焊方法 | |
| CN101913022B (zh) | 一种电子束焊接ta15钛合金与铬青铜异种材料的方法 | |
| CN101934424B (zh) | 一种tb5钛合金与铜合金真空电子束焊接方法 | |
| CN101913021A (zh) | 铬青铜与双相钛合金异种材料电子束叠加焊接方法 | |
| US11548091B2 (en) | Pretreatment of weld flanges to mitigate liquid metal embrittlement cracking in resistance welding of galvanized steels | |
| JP2008254053A (ja) | 錫系めっき鋼板のスポット溶接方法 | |
| CN101913023B (zh) | 一种钛合金与锡青铜电子束焊接方法 | |
| CN112368103B (zh) | 用于焊接镀锌的机动车构件的方法 | |
| EP3909713A1 (en) | Method for joining plated steel plates, and joined structure | |
| JP3139325B2 (ja) | レーザ溶接性に優れたＺｎ−Ｎｉ系合金めっき鋼板 | |
| CN104668700A (zh) | 一种气载式钎剂辅助钎焊的方法与装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110914 |