CN111360400A - 一种汽车铝铸散热器焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车铝铸散热器焊接方法，该方法包括：激光清洗散热器铸件的焊缝位置；装配激光清洗后的散热器铸件；激光焊接焊缝位置，完成散热器的焊接。与现有技术相比，焊缝表面光滑无缺陷；焊后变形较小，不影响后续的工件装配；焊缝气孔率低于母材，满足5公斤压力下的密封要求以及7公斤压力下的爆破要求；表面成型美观，无焊渣、炸坑。

Description

一种汽车铝铸散热器焊接方法
技术领域
本发明涉及散热器领域，尤其是涉及一种汽车铝铸散热器焊接方法。
背景技术
散热器作为汽车主体结构中最为关键的散热部分之一，其性能直接影响汽车发动机散热效果，并间接影响车辆动力性能、可靠性以及经济性。
铸铝件由于具有密度小、比强度高、耐腐蚀等一系列优良特性，广泛地应用于航空、航天、汽车、机械等各行业，特别是在汽车轻量化的应用中。由于铝及其合金的化学活泼性很强，表面极易形成氧化膜，其熔点高，易形成焊缝金属夹杂物，同时氧化膜不致密、吸水性强，常常成为焊缝气孔的重要原因之一。铸铝件由于其本身的工艺特性，工件的材料内含气量较大，焊接时的容易出现缺陷，主要有焊缝中的气孔、焊接热裂纹。为了防止气孔的产生，获得良好的焊接接头，对工件的预处理及选择合适的焊接工艺对保证铸铝件的焊接质量非常重要。
目前常用的焊前清理方式主要包括酸碱洗和机械打磨。散热器的大规模生产主要采用钎焊工艺。
酸碱洗去除氧化膜的方式污染环境、工序复杂；机械打磨去除氧化铝方法会损坏工件的尺寸。因此，从清洗效率、人体健康和环境保护等方面考虑，急需开发新的散热器的焊前清洗方法。
钎焊工艺工序复杂，各个工序中的各项技术参数较复杂，烘干温度、钎焊温度、保温时间、散热器炉内含氧量、网带速度以及工件摆放密度均会在一定程度上对钎焊工艺质量产生影响。主要形成的缺陷包括：①钎焊的接头发生溶蚀，降低了接头在力学上的性能。②钎焊焊缝未完全焊合，降低了接头的强度，进而导致散热器发生泄露。③钎焊时温度过高或者对工件保温的时间过长，都会使钎料出现流失，也会造成钎缝的未焊合及钎焊溶蚀现象的发生。④钎剂中含有气体或流动性不佳都会造成气孔的出现。⑤对工件的清洁不到位，以及钎剂的不规律流动等因素会造成焊缝出现夹渣形状的不规则杂质。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种汽车铝铸散热器焊接方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种汽车铝铸散热器焊接方法，该方法包括以下步骤：
步骤S1：激光清洗散热器铸件的焊缝位置；
步骤S2：装配激光清洗后的散热器铸件；
步骤S3：激光焊接焊缝位置，完成散热器的焊接。
激光清洗通过第一次脉冲激光扫描和第二次脉冲激光扫描实现。
第一次脉冲激光扫描使用脉冲激光的功率为300W～350W，脉冲宽度为10ns～40ns，脉冲频率为10kHz，扫描速度为12mm/s。
所述第一次脉冲激光扫描使用脉冲激光的平均功率为320W。
第二次脉冲激光扫描的功率为150W～200W，脉冲宽度为10ns～40ns，脉冲频率为10kHz，扫描速度为12mm/s。
所述第二次脉冲激光扫描使用脉冲激光的平均功率为150W。
激光焊接使用脉冲激光的速度为1.5m/min，离焦量为+2mm，氩气流量为13L/min～15L/min。
所述激光清洗和激光焊接均为自动化过程。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)采用激光清洗代替传统的酸碱洗及机械打磨，实现绿色环保的清洗，同时提高生产效率；对待清洗表面采用两次不同参数的激光扫描进行清洗，有效去除工件表面的氧化膜，同时不会对基体进行损伤。
(2)采用激光焊接对激光清洗后的焊缝进行焊接，设定特殊的脉冲激光波形，调整合适的工艺参数，能够确保焊接质量并提高生产效率。
(3)对激光清洗后的散热器进行激光焊接，焊缝表面光滑无缺陷；焊后变形较小，不影响后续的工件装配；焊缝气孔率低于母材，满足5公斤压力下的密封要求以及7公斤压力下的爆破要求；表面成型美观，无焊渣、炸坑。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的激光焊接原理示意图；
图3为本发明的激光焊接散热器示意图；
图4为本发明激光焊接使用的脉冲波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
本实施例提供一种汽车铝铸散热器焊接方法，如图1所示，包括以下步骤：
1)将散热器铸件固定于激光清洗设备的工装夹具上，调整激光清洗机器人的位置，对待焊区域近焊缝位置各个表面进行局部的、精确可控的脉冲激光扫描，本实施例中对待焊部位的两侧各扫描两次，图2为激光焊接原理图。激光束作用到散热器的表面，散热器的基体和氧化膜都受热膨胀并冷却收缩，因为脉冲激光的作用时间很短，急热急冷条件下，氧化膜和基体因热膨胀系数的不同，导致散热器表面氧化膜发生龟裂，并在脉冲激光引起的等离子体的冲击波作用下，从基体表面剥落，获得洁净的基体表面。
2)根据散热器表面氧化膜的厚度不同，激光脉冲宽度为10ns～40ns，脉冲激光的功率为150W～350W，脉冲频率为10kHz，扫描速度为12mm/s，扫描2次。
3)第一次扫描使用300～350W脉冲激光，利用高能量密度激光束冲击散热器表面的氧化膜层，使大部分氧化膜剥离表面；第二次扫描使用150～200W脉冲激光，利用低能量密度激光束去除残余的氧化膜层。本实施例中，第一次脉冲激光扫描使用脉冲激光的平均功率为320W，第二次脉冲激光扫描使用脉冲激光的平均功率为150W。
4)将清洗后的散热器铸件装配在一起，采用专用的激光焊接夹具夹持，进行激光焊接，激光焊接散热器示意图如图3所示。
5)设定激光焊接参数，激光焊接过程中根据焊缝的焊接距离及设定的焊接速度计算焊接时间，本实施例中一个脉冲的时间是5mS，进而可以计算脉冲数量，使用特定的脉冲波形的脉冲激光，脉冲的波形是经过大量实验得出的，脉冲波形如图4所示，本实施例焊接速度为1.5m/min，离焦量为+2mm，氩气流量为13L/min～15L/min，对激光清洗后的散热器铸件进行激光拼焊。

Claims (8)

1.一种汽车铝铸散热器焊接方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤S1：激光清洗散热器铸件的焊缝位置；
步骤S2：装配激光清洗后的散热器铸件；
步骤S3：激光焊接焊缝位置，完成散热器的焊接。
2.根据权利要求1所述的一种汽车铝铸散热器焊接方法，其特征在于，激光清洗通过第一次脉冲激光扫描和第二次脉冲激光扫描实现。
3.根据权利要求2所述的一种汽车铝铸散热器焊接方法，其特征在于，第一次脉冲激光扫描使用脉冲激光的功率为300W～350W，脉冲宽度为10ns～40ns，脉冲频率为10kHz，扫描速度为12mm/s。
4.根据权利要求3所述的一种汽车铝铸散热器焊接方法，其特征在于，所述第一次脉冲激光扫描使用脉冲激光的平均功率为320W。
5.根据权利要求2所述的一种汽车铝铸散热器焊接方法，其特征在于，第二次脉冲激光扫描的功率为150W～200W，脉冲宽度为10ns～40ns，脉冲频率为10kHz，扫描速度为12mm/s。
6.根据权利要求5所述的一种汽车铝铸散热器焊接方法，其特征在于，所述第二次脉冲激光扫描使用脉冲激光的平均功率为150W。
7.根据权利要求1所述的一种汽车铝铸散热器焊接方法，其特征在于，激光焊接使用脉冲激光的速度为1.5m/min，离焦量为+2mm，氩气流量为13L/min～15L/min。
8.根据权利要求1所述的一种汽车铝铸散热器焊接方法，其特征在于，所述激光清洗和激光焊接均为自动化过程。
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