[发明专利]一种激光穿透焊接的焊缝结构及焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光穿透焊接的焊缝结构和焊接方法，可应用于汽车零部件天窗的激光焊接。

背景技术

激光焊接在汽车零部件制造领域，由于焊接热影响区域小、焊接速度快，应用越来越广泛。对于两层板的激光穿透焊接，采用激光穿透两层板，将两层板之间金属熔化，冷却后形成焊缝，实现两层板间的连接。

由于焊接中激光束的聚集，使得零件表面金属迅速熔化，对有镀锌层的板材，由于镀层熔点低，镀层会迅速汽化形成熔渣颗粒，当激光穿透焊接时，镀层的汽化熔渣颗粒存在于两层板之间，在焊缝中形成夹渣、气孔，从而直接影响到焊接焊缝的成形性，并影响到焊接强度。

具体在汽车零部件天窗的开发中，天窗的外表面为曲面，下面贴合的加强件，选用的都是镀锌板材，在采用激光焊接时，遭遇了大面积连接、及镀锌层的汽化影响焊接强度问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中弧型曲面两层镀锌板材的激光穿透焊接的上下层板间激光穿透焊接镀层熔渣颗粒问题、焊缝成形性以及焊接强度。

本发明的具体技术方案是：一种激光穿透焊接的焊缝结构，是在曲面两层钢板零件的连接处，设置C形的焊接焊缝轨迹形式，所述 C形焊缝轨迹，是不封闭的腰形线，其两头为半园，焊缝C形宽为a、焊缝C形长为b， C形焊缝宽度为激光照射后融化金属形成的焊缝，其宽度值为两连接板材较薄板材的厚度值，C形焊缝的具体尺寸可根据连接零件的大小确定，可以通过调整焊接工艺参数来实现。

进一步的，上述曲面两层钢板零件的上层曲面镀层钢板厚度在1~1.5mm；下层加强镀层钢板的厚度在1.5~2mm

进一步的，在上述两层板之间设置焊接间隙，以容接钢板镀层汽化的熔渣颗粒；所述焊接间隙设置是在焊缝处，在下板上，设有一凹塘，凹塘的深度取值在0.1~0.2mm，凹塘的周界由焊缝尺寸a*b 及凹塘界宽度确定，凹塘的界宽取值5~7mm；下板通过夹具定位装配后，贴合在上板下面，在上、下板之间，形成焊缝间隙。

进一步的，上述焊接间隙取值为0.1~0.2mm。

本发明还提供了一种激光穿透焊接的焊接方法，是采用C形的焊缝结构，增大焊接点的面积区域，增加两层板的连接强度、刚度；在上、下两层板间设置间隙，容接镀层汽化的熔渣颗粒，增强焊缝的成形性，增加了焊缝强度。

本发明采用C形焊缝，均匀布置于天窗零件表面，减少激光连续一字焊接的变形问题，在上下板设置合理间隙，保证上板的完整美观、又解决了镀层汽化颗粒对焊接的影响。

附图说明

图1是本发明C形焊缝的结构示意图。

图2是图1中的A-A剖视图。

图3是下层零件的凹塘成型结构示意图。

图4是图3中的B-B剖视图。

图5 是本发明焊缝强度试验拉伸曲线图。

图中：

1-上层曲面镀锌板材，厚度在1~1.5mm；

2-下层加强件镀锌板，厚度在1.5~2mm；

3-C形焊缝,焊缝尺寸 用 a*b 表示，a为C形宽、b为C形长；

4-焊缝处上下板间隙，间隙取值为0.1~0.2mm;

5-下板凹塘界宽（距离C形焊缝尺寸），一般取值5~7mm；

6-下层板凹塘深度，取值为0.1~0.2mm；

7-凹塘周界；

8-焊缝宽度，为两焊接板材薄板的厚度。

具体实施方式

在汽车零部件天窗的开发中，天窗的上板1面为曲面，下板2是左右加强件，通过激光焊接在上板1上，焊缝采用C形焊缝； 在下板2上，在C形焊缝周边处，制造处深度为0.15mm的凹塘，容接上下板层间的汽化镀层熔渣颗粒，焊接后的产品，焊缝经强度测试，达到了汽车零部件焊接强度要求。而现有没有设置下板凹塘形成间隙焊接时，焊缝成形后，焊接强度不符合要求。

如图1~4所示，选取天窗焊接总成件上2号焊缝, 上层板厚度为1.5mm、材料牌号为 HC300BD  Z50/50 ，下层板厚度2mm 、材料牌号为H380LA Z50/50 , 由材料牌号确定了焊接板材的强度最小值为300 MPa 。两层板叠起后采用激光穿透焊接，焊缝外形尺寸为a*b=6*12 ，焊缝尺寸 用 a*b 表示，a为C形宽、b为C形长。即在曲面上设立C形焊缝，尺寸在a=6mm、b=12mm，相比通常的一字焊缝，连接区域面积增大，增加了零件的连接刚性。焊接的激光轨迹，按在a=6mm、b=12mm的C形长腰线进行布置。