一種Zn-Al合金的雷射補焊工藝的製作方法
2023-09-14 01:45:30 1
一種Zn-Al合金的雷射補焊工藝的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種Zn-Al合金的焊接工藝，具體的說是一種Zn-Al合金的雷射補焊工藝。取需進行雷射補焊的Zn-Al合金，將焊片放置在Zn-Al合金需進行雷射焊接的部位，調整雷射器參數後，開始進行雷射焊接，所述焊片是從材質與Zn-Al合金相同的合金上切割而得，在雷射焊接過程中，首先用雷射將焊片的邊緣熔化使得焊片固定在基體上，之後將雷射光斑對準焊片中心進行熔化，並從焊片中心呈螺旋狀逐漸擴散到焊片的邊緣，至焊片完全熔化即可。所得焊縫平整連續，焊片完全熔透，補焊區平均顯微硬度比基體高，具有輸入熱量低、熱影響區小、熔寬窄、應力和形變小、焊接速度高、無色差問題等顯著優點，能夠顯著提高鋁鋅合金的綜合性能。
【專利說明】一種Zn-Al合金的雷射補焊工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種Zn-Al合金的焊接工藝，具體的說是一種Zn-Al合金的雷射補焊工藝。
【背景技術】
[0002]鋁鋅合金具有優良的使用性能、加工性能和低廉的成本的優點，而且還具有優異的摩擦磨損性能和良好的減震性能，使用範圍十分的廣泛，並且常作為替換材料，例如工業上常用鋁鋅合金代替銅合金製造Zn-Al合金軸瓦，來降低生產成本，提高綜合性能。
[0003]儘管鋁鋅合金有諸多優點，但是在採用鑄造方法製造鋁鋅合金零部件時，常會出現因生產工藝原因而導致的鑄造縮孔或顯微氣孔，而這些缺陷大多是在鋁鋅合金零件尺寸加工到位後才被發現，如果能用焊接的方法對其缺陷進行修復，則可以大大降低生產成本，節約時間和資源，但是由於鋁鋅合金熔點和汽化點低，同時補焊後成分、性能和顏色與基體存在差異，目前還沒有很好的方法對其進行補焊以彌補上述鋁鋅合金零部件的缺陷。
【發明內容】
[0004]為了解決上述技術問題，本發明提供一種能夠有效彌補鋁鋅合金零部件缺陷的Zn-Al合金的雷射補焊工藝。
[0005]本發明為解決上述技術問題所採用的技術方案為:一種Zn-Al合金的雷射補焊工藝，包括取需進行雷射補焊的Zn-Al合金，將焊片放置在Zn-Al合金需進行雷射焊接的部位，調整雷射器參數後，開始進行雷射焊接，所述焊片是從材質與Zn-Al合金相同的合金上切割而得，在雷射焊接過程中，首先用雷射將焊片的邊緣熔化使得焊片固定在Zn-Al合金需進行雷射焊接的部位，之後將雷射光斑對準焊片中心進行熔化，並從焊片中心呈螺旋狀逐漸擴散到焊片的邊緣，至焊片完全熔化即可。
[0006]上述工藝中，在將焊片放置在Zn-Al合金需進行雷射焊接的部位之前，先對Zn-Al合金需進行雷射焊接的部位進行打磨處理，之後用丙酮溶液清洗，並將焊片用丙酮溶液進行清洗。
[0007]本發明所用的雷射器在市場上即可以購買到，例如現有的型號為HY-Vl型400W脈衝式Nd =YAG雷射器，在雷射焊接過程中，採用氮氣作為保護氣體，氮氣流動渠道有兩個，一個與雷射束同軸保護聚焦鏡頭，流速為1.2L/min，另一條保護氣體通過整齊排列的直徑為
0.3mm的小洞保護雷射焊熔池，流速為1.75L/min。
[0008]雷射焊接過程中雷射器的參數為:離焦量為190mm光，脈寬0.5ms,雷射脈衝頻率
6.0Hz，焊接功率210?220W，雷射掃描速度100mm/min，掃描半徑R=Imm,掃描圈數2。
[0009]有益效果:本發明一種Zn-Al合金的雷射補焊工藝對Zn-Al合金存在的缺陷進行補焊，可以得到與基體顏色差異比較小，焊縫和母材成分均勻，焊縫平整連續，焊片完全熔透的成品，且補焊區平均顯微硬度比基體高，本發明還具有輸入熱量低、熱影響區小、熔寬窄、應力和形變小、焊接速度高、無色差問題等顯著優點，能夠顯著提高鋁鋅合金的綜合性倉泛。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為鑄件的宏觀缺陷；
圖2為補焊後的宏觀形貌；
圖3為基體的顯微形貌；
圖4為補焊區的顯微組織。
【具體實施方式】
[0011]下面說明本發明的【具體實施方式】:一種Zn-Al合金的雷射補焊工藝，包括取需進行雷射補焊的Zn-Al合金，將焊片放置在Zn-Al合金需進行雷射焊接的部位，調整雷射器參數後，開始進行雷射焊接，其特徵在於:所述焊片是從材質與Zn-Al合金相同的合金上切割而得，在雷射焊接過程中，首先用雷射將焊片的邊緣熔化使得焊片固定在Zn-Al合金需進行雷射焊接的部位，之後將雷射光斑對準焊片中心進行熔化，並從焊片中心呈螺旋狀逐漸擴散到焊片的邊緣，至焊片完全熔化即可。
[0012]在將焊片放置在Zn-Al合金需進行雷射焊接的部位之前，先對Zn-Al合金需進行雷射焊接的部位進行打磨處理，之後用丙酮溶液清洗，並將焊片用丙酮溶液進行清洗，在雷射焊接過程中採用氮氣作為保護氣體，雷射焊接過程中雷射器的參數為:離焦量為190mm光，脈寬0.5ms，雷射脈衝頻率6.0Hz，焊接功率210~220W，雷射掃描速度100mm/min，掃描半徑R=Imm,掃描圈數2。
[0013]實際生產過程中，在已經鑄造好的鋁鋅合金板材上找到明顯的缺陷，如鑄造形成的縮孔或顯微氣孔等，若缺陷部位不平整，需在砂輪上粗磨平整，再將基材表面用砂紙打磨去掉粗大的磨痕，最後用丙酮清洗乾淨，然後從相同成分的鋁鋅合金母材上切割滿足尺寸要求的焊片，並用丙酮溶液清洗乾淨；調製雷射器，選擇型號為HY-Vl型400W脈衝式Nd:YAG雷射器(波長為1.06 μ m)實施雷射焊接，將雷射熔覆過程中的掃描路徑、掃描速率等參數輸入到計算機控制系統中，由該系統來控制整個熔覆過程的完成；把需焊接的鋁鋅合金放置在雷射器的工作檯上，通過工作檯行走使其上面的小孔與雷射光斑對準，然後把焊片放置在需焊接的鋁鋅合金上面，調整好位置，把雷射器調到手動狀態，在焊片上打下一個痕跡作為定位的記號，接著通過移動工作檯並用雷射在焊片的邊緣作用其熔化以使得把鋅片固定在板料上面，最後通過移動工作檯使光斑對準之前定位的記號處，即可開始實施雷射補焊，用電腦啟動編輯好的程序，將雷射器的具體工作參數設定為:離焦量定為190mm光，脈寬0.5ms,雷射脈衝頻率6.0Hz，焊接功率210~220W，雷射掃描速度100mm/min，掃描半徑R=Imm,掃描圈數2，使用氮氣作為保護氣體，氮氣流動渠道有兩個，一個與雷射束同軸保護聚焦鏡頭，流速為1.2L/min，另一條保護氣體通過整齊排列的直徑為0.3mm的小洞保護雷射焊熔池，流速為1.75L/min ;將雷射器的參數調整完畢後，開啟電腦程式，運行雷射器進行雷射焊接。
[0014]選擇一例鋁鋅合金部件，經本發明對其鑄造缺陷進行雷射補焊，對其成品進行觀察分析，結果如下，如圖1所示在焊接之前鑄件的宏觀缺陷，經本發明焊接後期宏觀形貌圖如圖2所示，可見焊片與基體顏色差異比較小，焊縫連續平整，觀察補焊區的顯微形貌，如圖4所示，與圖3基體的顯微組織相比，可看出焊片與基體已經完全熔透，熔合效果非常好；觀測鋁鋅合金基體與補焊區的平均顯微硬度，鋁鋅合金基體處為88.8HV，補焊區平均為111.2HV，比鋁鋅合金基體要略高。
【權利要求】
1.一種Zn-Al合金的雷射補焊工藝，包括取需進行雷射補焊的Zn-Al合金，將焊片放置在Zn-Al合金需進行雷射焊接的部位，調整雷射器參數後，開始進行雷射焊接，其特徵在於:所述焊片是從材質與Zn-Al合金相同的合金上切割而得，在雷射焊接過程中，首先用雷射將焊片的邊緣熔化使得焊片固定在Zn-Al合金需進行雷射焊接的部位，之後將雷射光斑對準焊片中心進行熔化，並從焊片中心呈螺旋狀逐漸擴散到焊片的邊緣，至焊片完全熔化即可。
2.如權利要求1所述的Zn-Al合金的雷射補焊工藝，其特徵在於:在將焊片放置在Zn-Al合金需進行雷射焊接的部位之前，先對Zn-Al合金需進行雷射焊接的部位進行打磨處理，之後用丙酮溶液清洗，並將焊片用丙酮溶液進行清洗。
3.如權利要求1所述的Zn-Al合金的雷射補焊工藝，其特徵在於:在雷射焊接過程中採用氮氣作為保護氣體。
4.如權利要求1所述的Zn-Al合金的雷射補焊工藝，其特徵在於:雷射焊接過程中雷射器的參數為:離焦量為190mm光，脈寬0.5ms，雷射脈衝頻率6.0Hz，焊接功率210?220W，雷射掃描速度100mm/min,掃描半徑R=Imm,掃描圈數2。
【文檔編號】B23K103/10GK103753020SQ201410021322
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月17日 優先權日:2014年1月17日
【發明者】王文焱, 元亞莎, 張豪胤, 許開輝, 謝敬佩, 王愛華, 王愛琴, 李繼文, 李洛利 申請人:河南科技大學