[发明专利]空心减震器活塞杆激光焊接专用活性剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光焊接专用活性剂，特别涉及一种用于车用空心减震器活塞杆激光焊接的专用活性剂，可实现激光低功率条件下，不开坡口、不填丝，高速焊接1～10mm厚碳钢管材，焊件旋转并形成熔透均匀、表面成形良好的环形焊缝。

背景技术

汽车减震器是一个关键而必不可少的零部件，其产品质量对汽车整体安全性具有十分重要的影响。汽车零部件生产企业脱离整车企业并形成专业化零部件集团，正成为一种全球化趋势。随着国际上汽车行业开始实行零部件“全球化采购”策略及国际跨国汽车企业推行本土化策略，国内市场将出现巨大的零部件配件缺口。目前，国内减震器生产量远远不能满足市场需求，尤其是中高档汽车的减震器更是供不应求，因此，提高减震器的产量和质量是当前国内减震器生产企业生存和发展的战略目标之一。目前实心活塞杆在减震器组件的全球市场份额中占据90％以上，随着汽车轻量化的趋势以及高档车辆对安全性的极高要求(对行驶过程中数据实现实时监控)日益苛刻，使用空心活塞杆作为减震器组件(空心杆件里布置应力及位移传感器以便实现实时监控车辆行驶状态)是未来的重要发展方向。

当前，摩擦焊接是车用减震器活塞杆的主要连接工艺。然而，由于摩擦焊接存在热影响区大，焊缝处晶粒粗大，结合面易开裂等问题而严重制约活塞杆的使用寿命及安全性。从焊接效率角度来看，顶锻后需用车刀把突起切除，因此摩擦焊接工序复杂，效率低下。

随着光纤激光器的大规模工业化应用，采用激光焊接是金属管、板焊接的新途径。其焊接质量优良、热影响区小等优点得到广泛认可。但激光焊接尤其采用光纤激光器存在成本高昂、工装要求过高等问题而限制了更广泛的应用。同时，激光焊接焊缝处与热影响区界限明显，性能陡变，容易引起应力集中而导致减震器活塞杆提前疲劳失效，对车辆行驶安全造成严重威胁。此外，鉴于管材焊接特殊性，当采用激光焊接时，尾端热量积累而导致极易在焊接收尾时出现焊缝下塌、尾坑等问题而影响管件性能及表观质量。

活性焊接方法始于二十世纪六十年代左右。其主要应用集中在活性-TIG(钨极氩弧焊)领域。活性剂的使用可使熔深增加、宽度不变且焊缝区晶粒细化等优点而引起广泛关注。然而由于激光光源能量与TIG存在本质区别，尤其是光纤激光的独特性(如光束质量极高、光斑能量均匀、能量转换率高等特点)，因此与TIG焊接的活性剂相比激光焊接活性剂的组分选择具有相当大的区别。

发明内容

本发明的目的是提供一种空心减震器活塞杆激光焊接专用活性剂，用于车用空心减震器活塞杆激光焊接，可实现激光低功率条件下，不开坡口、不填丝，高速焊接1～10mm厚碳钢管材，焊件旋转并形成熔透均匀、表面成形良好的环形焊缝。

本发明的另一目的是提供空心减震器活塞杆激光焊接专用活性剂的制备方法及其应用。

本发明采用的技术方案是：空心减震器活塞杆激光焊接专用活性剂，由La₂O₃、Ce₂O₃、SiO₂和KF组成。

优选的，上述的空心减震器活塞杆激光焊接专用活性剂，按重量百分比组成如下：La₂O₃：20％～30％，Ce₂O₃：5％～10％，KF：10％～20％，余量为SiO₂。

一种空心减震器活塞杆激光焊接方法，方法如下：

1)将空心减震器活塞杆与两端实心堵头装夹在夹具上，保证同心度；

2)按上述的配比，取La₂O₃、Ce₂O₃、KF和SiO₂，于球磨机中研磨2～4小时，混合均匀后用适量丙酮调匀，均匀喷涂于空心减震器活塞杆与实心堵头之间的焊缝区；所述的焊缝区是沿焊缝两侧向空心减震器活塞杆和实心堵头各约2mm的区域，涂覆量为1～10mg/cm²；

3)激光焊接头到达焊缝区上方进行焊接，空心减震器活塞杆旋转一圈后，为保证焊接性能，要求有一定的搭接量，所述的搭接量是指，空心减震器活塞杆旋转一圈后，焊接末端超过焊接起点0.5～3mm；焊接工艺条件如下：

激光功率为500W～1500W；

激光焊接头与焊缝区垂直距离为1～10cm；

激光焊接头与焊缝区垂直方向夹角为10～45°；

活塞杆旋转速度为10mm/s～40mm/s；