CN107160039A - 一种通过激光焊接来制造汽油滤清器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通过激光焊接来制造汽油滤清器的方法，能够可有效消除铝外壳激光焊接焊缝处的裂纹和气孔，提升壳体的密封性及耐压性，使得滤清器不再采用密封件以节约成本。本发明提供了一种通过激光焊接来制造汽油滤清器的方法，包括：步骤一，对端盖和外壳进行表面处理，所述端盖为与进油管一体的铝制端盖，所述外壳为与出油管一体的铝制外壳；步骤二，装夹所述端盖和所述外壳，将所述端盖组装在所述外壳顶部；步骤三，调整激光镜头，使得激光与竖直方向夹角为5°～10°，对所述端盖和所述外壳之间的环缝进行激光密封焊接，将所述端盖和所述外壳焊接在一起。

Description

一种通过激光焊接来制造汽油滤清器的方法

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，特别涉及到一种通过激光焊接来制造汽油滤清器的方法。

背景技术

燃油滤清器是保护发动机系统的一个重要部件，其主要作用是把燃油中的氧化铁、粉尘等固体杂质去除，起到防止燃油系统堵塞，减少机械磨损的作用，从而确保发动机稳定运行。燃油滤清器由铝合金壳体和滤芯组成，其中壳体的密封性及耐压性是滤清器合格的关键。

目前，市场上有多种结构的汽油滤清器，大部分滤清器的外壳与端盖是通过螺旋或通过卡接件连接。图1是现有汽油滤清器的结构图，如图1所示，外壳10与端盖11之间卡接固定，为提高汽油滤清器的密封性，在外壳与端盖之间通常会另设密封件，这不仅导致安装过程繁琐，而且会限制滤清器的使用寿命。

市场上现在逐渐涌现出进油管12及出油管13采用焊接的方式与端盖及外壳连接，这样设置后无需在进油管及出油管与端盖及外壳的连接处另设其它的密封件，减少了零部件，同时也降低了生产成本，这样端盖与外壳的焊接工艺成为了亟待解决的问题。

传统的电弧焊热影响区比较大，容易造成端盖与外壳连接处的塌陷；焊接变形比较大，对后面的安装造成影响；焊接速度较慢，生产效率不够高。采用激光焊接方法，解决了热影响区大，变形大以及生产效率低的问题，但是对于纯铝的端盖和外壳，激光焊容易反射激光，采用一般的激光焊接工艺容易产生多种焊接缺陷，如焊缝气孔超标、夹渣、接头力学性能不达标等，因此研究一种合适的激光焊接工艺方法用来实现燃油滤清器外壳的气密性封装具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是要提供一种通过激光焊接来制造汽油滤清器的方法，能够可有效消除铝外壳激光焊接焊缝处的裂纹和气孔，提升壳体的密封性及耐压性，使得滤清器不再采用密封件以节约成本。

为了实现上述目的，本发明提供了一种通过激光焊接来制造汽油滤清器的方法，包括：

步骤一，对端盖和外壳进行表面处理，所述端盖为与进油管一体的铝制端盖，所述外壳为与出油管一体的铝制外壳；

步骤二，装夹所述端盖和所述外壳，将所述端盖组装在所述外壳顶部；

步骤三，调整激光镜头，使得激光与竖直方向夹角为5°～10°，对所述端盖和所述外壳之间的环缝进行激光密封焊接，将所述端盖和所述外壳焊接在一起。

优选的，上述的方法中，在所述步骤三中，所述激光密封焊接的激光功率为1800W～2000W，焊接速度为3m/min～4m/min。

优选的，上述的方法中，在所述步骤三中，对所述环缝焊接一周后继续进行占所述环缝的20％的搭接焊接，在所述搭接焊接过程中所述激光功率匀速下降到500W。

优选的，上述的方法中，所述激光密封焊接的离焦量为-3mm～-2mm，保护气为99.9％的Ar气，保护气流量为25L/min。

优选的，上述的方法中，在所述步骤二之后，还包括，对所述端盖和所述外壳进行点焊定位。

优选的，上述的方法中，所述点焊定位采用的激光功率为1400W～1500W，点焊时间为600～800mS，离焦量为-3mm～-2mm，保护气为99.9％的Ar气，保护气流量为25L/min。

优选的，上述的方法中，所述表面处理为酸碱洗。

优选的，上述的方法中，所述酸碱洗包括：

将所述端盖和所述外壳在40～70摄氏度的5％～10％的NaOH水溶液中浸泡3min～7min，用流动的清水冲洗后再使用室温～60摄氏度的30％的HNO3浸洗1～3min，然后用清水冲洗，用吹风机吹干。

本发明实施例具有以下技术效果：

1)本发明实施例中，端盖为与进油管一体，外壳为与出油管一体，端盖与外壳之间的环缝进行激光密封焊接，从而汽油滤清器完全以焊接的方式密封，不采用密封圈节约了成本。纯铝的端盖外壳之间采用5°～10°的激光入射角度，既能避免高反材料的纯铝将激光直接返回激光头损害设备，又能使得铝材表面接受的激光能量更为集中，保障焊接效果。

2)本发明的纯铝滤清器外壳的的激光密封焊接工艺，采用固体激光器对铝壳体和铝端盖的接缝进行焊接，激光封焊具有热影响区小、热变形小、加工速度高、加工过程无接触、可加工异形结构工件等优点。

3)本发明的纯铝滤清器外壳的的激光密封焊接工艺，对激光焊接工艺参数进行了优化，实现了铝外壳的气密性封装，气密性封装后的铝外壳的气密性满足要求。

4)本发明的铝合金外壳的激光密封焊接工艺，通过外壳的酸碱洗、以及电吹风的完全干燥后，有效的消除了铝外壳激光焊接焊缝处的气孔和夹杂。

5)为了保证焊缝表面外观，使用功率缓升缓降可有效减少大功率起弧与收弧产生的凹坑。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是现有汽油滤清器的结构图；

图2是本发明方法实施例的步骤流程图；

图3是本发明实施例的焊接过程示意图。

具体实施方式

图2是本发明一个方法实施例的步骤流程图，如图2所示，本发明实施例提供一种通过激光焊接来制造汽油滤清器的方法，包括：

步骤201，对端盖和外壳进行表面处理，所述端盖为与进油管一体的铝制端盖，所述外壳为与出油管一体的铝制外壳；

步骤202，装夹所述端盖和所述外壳，将所述端盖组装在所述外壳顶部；

步骤203，调整激光镜头，使得激光与竖直方向夹角为5°～10°，对所述端盖和所述外壳之间的环缝进行激光密封焊接，将所述端盖和所述外壳焊接在一起。

由上可知，本发明实施例中，端盖为与进油管一体，外壳为与出油管一体，端盖与外壳之间的环缝进行激光密封焊接，从而汽油滤清器完全以焊接的方式密封，不采用密封圈节约了成本。纯铝的端盖外壳之间采用5°～10°的激光入射角度，既能避免高反材料的纯铝将激光直接返回激光头损害设备，又能使得铝材表面接受的激光能量更为集中，保障焊接效果。充分利用了激光封焊具有的热影响区小、热变形小、加工速度高、加工过程无接触、可加工异形结构工件等优点。

本发明的一个实施例中，在所述步骤203中，所述激光密封焊接的激光功率为1800W～2000W，焊接速度为3m/min～4m/min。

在所述步骤203中，对所述环缝焊接一周后继续进行占所述环缝的20％的搭接焊接，在所述搭接焊接过程中所述激光功率匀速下降到500W。也就是焊接一圈后，继续焊接总环缝的20％，而在继续焊接中，激光能量由之前的1800W匀速下降，最后焊接完成是激光能量已经下降到500W，这样保证焊缝均匀过度，焊接面无明显的起弧点和收弧点，同时保证焊缝熔深的一致性。

本发明的一个实施例中，所述激光密封焊接的离焦量为-3mm～-2mm，保护气为99.9％的Ar气，保护气流量为25L/min。

本发明的一个实施例中，步骤102之后，还包括，对所述端盖和所述外壳进行点焊定位。

所述点焊定位采用的激光功率为1400W～1500W，点焊时间为600～800mS，离焦量为-3mm～-2mm，保护气为99.9％的Ar气，保护气流量为25L/min。

本发明的一个实施例中，所述表面处理为酸碱洗。所述酸碱洗包括：将所述端盖和所述外壳在40～70摄氏度的5％～10％的NaOH水溶液中浸泡3min～7min，用流动的清水冲洗后再使用室温～60摄氏度的30％的HNO3浸洗1～3min，然后用清水冲洗，用吹风机吹干。

图3是本发明实施例的焊接过程示意图。本发明实施例提供一种可有效消除铝外壳激光焊接焊缝处的裂纹和气孔、效率高、成本低，且能保证封装的铝外壳具有高气密性和高可靠性的铝外壳的激光密封焊接工艺。纯铝燃油滤清器外壳的激光密封焊接工艺包括以下步骤：

1)焊前准备：

由于冲压出来的工件在运输过程存在很多的油污和氧化层，对激光焊接的过程会有很大的影响，所以焊接之前需要用酸碱洗。首先在40°～70°的5％～10％的NaOH水溶液中浸泡3min～7min，用流动的清水冲洗后再使用室温～60°的30％的HNO3浸洗1～3min，最后用清水冲洗。用吹风机将工件彻底吹干后再进行下一步的工作。

2)装夹：

装夹之前挑选表面平整无错边的工件，且焊缝拼装间隙不得大于0.1mm。手动将外壳和端盖组装好以后，用爪盘夹紧外壳，将待焊的焊缝预留出来。

3)激光点焊定位：

调整焊接工艺参数，对纯铝燃油滤清器进行点固焊接，此目的在于防止使用大功率焊接导致工件变形，造成产品不良。对铝壳体和铝端盖的接缝进行激光点焊，以固定铝壳体和铝端盖。点固时仅需要焊缝两边和中间区域各点固一个点。点焊的工艺参数为：激光功率1400W～1500W，点焊时间600～800mS，离焦量-3mm～-2mm，保护气为99.9％Ar，保护气流量为25L/min。

如果工件的装配能达到一定的紧配程度可以事先不用点焊直接进行激光焊，如果在装配紧配度不够可以事先进行激光点焊，再进行激光焊接。

4)激光密封焊接：

对点固后的铝外壳进行焊接。焊接时注意激光入射角度，因为铝是高反材料，所以在焊接时需要激光束与焊缝所在平面接近垂直但要有一个很小的倾角，5°～10°即可；

调整激光焊接工艺参数，激光功率1800W～2000W，焊接速度3m/min～4m/min，离焦量-3mm～-2mm，保护气为99.9％Ar，保护气流量为25L/min。为保证焊接面无明显的起弧点和收弧点，同时保证焊缝熔深的一致性，使用环缝搭接20％，并使用500mS时间缓降到500W。保护气体方向是在焊接前进方向后面1～2mm的位置，如图1所示。

调整完毕后进行激光焊接，焊接时防止有外部气流的影响。

下面以具体的工件尺寸和激光参数来进一步描述多个实施例，但不构成对本发明的任何限制。其中，工件材料为纯铝，厚度为1.0mm，圆形焊缝，要求焊接以后能够承受6Bar的高压气体。

实施例1

纯铝滤清器外壳的的激光密封焊接工艺，步骤为：

1)焊前准备：由于冲压出来的工件在运输过程存在很多的油污和氧化层，对激光焊接的过程会有很大的影响，所以焊接之前需要用酸碱洗。首先在40℃的8％的NaOH水溶液中浸泡5min，用流动的清水冲洗后再使用室温的30％的HNO3浸洗3min，最后用清水冲洗。用吹风机将工件彻底吹干后再进行下一步的工作。

2)装夹：装夹之前挑选工件表面平整无错边，且焊缝拼装间隙不得大于0.1mm。手动将外壳和端盖组装好以后，用爪盘夹紧外壳，将待焊的焊缝预留出来。

3)激光点焊定位：对铝壳体和铝端盖的接缝进行激光点焊，以固定铝壳体和铝端盖。点固时仅需要焊缝两边和中间区域各点固一个点。点焊的工艺参数为：激光功率1400W，点焊时间800mS，离焦量-2mm，保护气为99.9％Ar，保护气流量为25L/min。

4)激光密封焊接：对点固后的铝外壳进行焊接。焊接时注意激光入射角度，因为铝是高反材料，所以在焊接时需要激光束与焊缝所在平面接近垂直但要有一个很小的倾角，5°～10°即可；调整激光焊接工艺参数，激光功率1800W，焊接速度4m/min，离焦量-2mm，保护气为99.9％Ar，保护气流量为25L/min。为保证焊接面无明显的起弧点和收弧点，同时保证焊缝熔深的一致性，使用环缝搭接20％，并使用500mS时间缓降到500W。保护气体方向是在焊接前进方向后面1～2mm的位置。

实施例2：

纯铝滤清器外壳的的激光密封焊接工艺，步骤为：

1)焊前准备：由于冲压出来的工件在运输过程存在很多的油污和氧化层，对激光焊接的过程会有很大的影响，所以焊接之前需要用酸碱洗。首先在40°的8％的NaOH水溶液中浸泡5min，用流动的清水冲洗后再使用室温的30％的HNO3浸洗3min，最后用清水冲洗。用吹风机将工件彻底吹干后再进行下一步的工作。

2)装夹：装夹之前挑选工件表面平整无错边，且焊缝拼装间隙不得大于0.1mm。手动将外壳和端盖组装好以后，用爪盘夹紧外壳，将待焊的焊缝预留出来。

3)激光点焊定位：对铝壳体和铝端盖的接缝进行激光点焊，以固定铝壳体和铝端盖。点固时仅需要焊缝两边和中间区域各点固一个点。点焊的工艺参数为：激光功率1500W，点焊时间800mS，离焦量-2mm，保护气为99.9％Ar，保护气流量为25L/min。

4)激光密封焊接：对点固后的铝外壳进行焊接。焊接时注意激光入射角度，因为铝是高反材料，所以在焊接时需要激光束与焊缝所在平面接近垂直但要有一个很小的倾角，5°～10°即可；调整激光焊接工艺参数，激光功率1900W，焊接速度4m/min，离焦量-2mm，保护气为99.9％Ar，保护气流量为25L/min。为保证焊接面无明显的起弧点和收弧点，同时保证焊缝熔深的一致性，使用环缝搭接20％，并使用500mS时间缓降到500W。保护气体方向是在焊接前进方向后面1～2mm的位置。

实施例3：

纯铝滤清器外壳的的激光密封焊接工艺，步骤为：

1)焊前准备：由于冲压出来的工件在运输过程存在很多的油污和氧化层，对激光焊接的过程会有很大的影响，所以焊接之前需要用酸碱洗。首先在40°的8％的NaOH水溶液中浸泡5min，用流动的清水冲洗后再使用室温的30％的HNO3浸洗3min，最后用清水冲洗。用吹风机将工件彻底吹干后再进行下一步的工作。

2)装夹：装夹之前挑选工件表面平整无错边，且焊缝拼装间隙不得大于0.1mm。手动将外壳和端盖组装好以后，用爪盘夹紧外壳，将待焊的焊缝预留出来。

3)激光密封焊接：由于该工件装配时候比较紧，没有采用先点固的方式，直接进行激光焊接。焊接时注意激光入射角度，因为铝是高反材料，所以在焊接时需要激光束与焊缝所在平面接近垂直但要有一个很小的倾角，5°～10°即可；调整激光焊接工艺参数，激光功率1900W，焊接速度4m/min，离焦量-2mm，保护气为99.9％Ar，保护气流量为25L/min。为保证焊接面无明显的起弧点和收弧点，同时保证焊缝熔深的一致性，使用环缝搭接20％，并使用500mS时间缓降到500W。保护气体方向是在焊接前进方向后面1～2mm的位置。

由上可知，本发明具有以下优势：

1)本发明实施例中，端盖为与进油管一体，外壳为与出油管一体，端盖与外壳之间的环缝进行激光密封焊接，从而汽油滤清器完全以焊接的方式密封，不采用密封圈节约了成本。纯铝的端盖外壳之间采用5°～10°的激光入射角度，既能避免高反材料的纯铝将激光直接返回激光头损害设备，又能使得铝材表面接受的激光能量更为集中，保障焊接效果。

2)本发明的纯铝滤清器外壳的的激光密封焊接工艺，采用固体激光器对铝壳体和铝端盖的接缝进行焊接，激光封焊具有热影响区小、热变形小、加工速度高、加工过程无接触、可加工异形结构工件等优点。

3)本发明的纯铝滤清器外壳的的激光密封焊接工艺，对激光焊接工艺参数进行了优化，实现了铝外壳的气密性封装，气密性封装后的铝外壳的气密性满足要求。

4)本发明的铝合金外壳的激光密封焊接工艺，通过外壳的酸碱洗、以及电吹风的完全干燥后，有效的消除了铝外壳激光焊接焊缝处的气孔和夹杂。

5)为了保证焊缝表面外观，使用功率缓升缓降可有效减少大功率起弧与收弧产生的凹坑。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种通过激光焊接来制造汽油滤清器的方法，其特征在于，包括：

步骤一，对端盖和外壳进行表面处理，所述端盖为与进油管一体的铝制端盖，所述外壳为与出油管一体的铝制外壳；

步骤二，装夹所述端盖和所述外壳，将所述端盖组装在所述外壳顶部；

步骤三，调整激光镜头，使得激光与竖直方向夹角为5°～10°，对所述端盖和所述外壳之间的环缝进行激光密封焊接，将所述端盖和所述外壳焊接在一起。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述激光密封焊接的激光功率为1800W～2000W，焊接速度为3m/min～4m/min。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，对所述环缝焊接一周后继续进行占所述环缝的20％的搭接焊接，在所述搭接焊接过程中所述激光功率匀速下降到500W。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述激光密封焊接的离焦量为-3mm～-2mm，保护气为99.9％的Ar气，保护气流量为25L/min。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤二之后，还包括，对所述端盖和所述外壳进行点焊定位。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述点焊定位采用的激光功率为1400W～1500W，点焊时间为600～800mS，离焦量为-3mm～-2mm，保护气为99.9％的Ar气，保护气流量为25L/min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面处理为酸碱洗。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述酸碱洗包括：

将所述端盖和所述外壳在40～70摄氏度的5％～10％的NaOH水溶液中浸泡3min～7min，用流动的清水冲洗后再使用室温～60摄氏度的30％的HNO3浸洗1～3min，然后用清水冲洗，用吹风机吹干。