[发明专利]一种热轧钢板的涂层去除与焊接一体化的激光加工方法

说明书

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，具体涉及一种热轧钢板的涂层去除与焊接 一体化的激光加工方法。

背景技术

近年来，汽车行业正努力设计一种超轻、高强的车身结构，一方面为了降 低碳排放，另一方面为了实现环境友好的车身结构。在众多被采用的车身加工 工艺中，热轧钢板的使用占据了极其重要的部分。热轧钢板时，将抗拉强度为 600MPa和延伸率为22％的含硼钢板在950℃的高温下加热5分钟，然后在成型 过程中将其淬火，得到了抗拉强度达到1.5GPa、延伸率达到7％的钢板。在此过 程中，为了防止含硼钢板被氧化，通常会在钢板两侧喷涂一层25-45μm厚的Al-Si 涂层。但是，在对此类热轧钢板进行焊接的过程中，其表面的Al-Si涂层会混入 焊缝，导致焊缝的力学性能下降，因此在焊接前必须将钢板表面的Al-Si涂层去 除然后再进行施焊。

目前广泛采用的Al-Si涂层去除方法有以下两种：1、机械去除，即采用机 械的方法去除涂层，在去除涂层的过程中容易导致薄板的变形，且效率低下， 远不能满足现代汽车行业的需求，目前已很少采用；2、激光烧蚀去除，是目前 主要的去除涂层方法，其主要方式为在焊接前，采用飞秒激光器对待焊部位进 行激光烧蚀，然后进行焊接，但其仍然存在总体效率偏低、装配次数多的问题。

采用激光焊接热轧钢板是一种极具潜力的薄板焊接方法，其具有焊接效率 高、焊接质量好等显著的优点，现有技术中，在热轧钢板的涂层去除和焊接过 程要经过多次装夹工序，加工效率低，并且热轧钢板的焊接效率以及焊接质量 有待提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种热轧钢板的涂层去除与 焊接一体化的激光加工方法，该加工方法只需通过一次装夹工序即可完成涂层 去除以及焊接的全过程，保证了装配的一致性，提高了焊接效率和焊接质量。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种热轧钢板的涂层去除与焊接一体化的激光加工方法，包括以下步骤：

步骤1)，将待焊接的热轧钢板进行清洗后固定于焊接工装夹具上，所述热 轧钢板具有Al-Si涂层；

步骤2)，调节第一激光器发出激光束L1和激光束L2，使激光束L1、激光 束L2分别垂直于步骤1)清洗后的热轧钢板的上下两侧面，调节激光束L1、激 光束L2位于同一条直线且正对焊缝中心；调节第二激光器发出激光束L3，使 激光束L3位于激光束L1或激光束L2距离为d的位置，调节激光束L3垂直于 热轧钢板且正对焊缝中心；

步骤3)，按照预设的焊接工艺参数，调节激光束L1、激光束L2以焊接速 度V运动以去除热轧钢板上的Al-Si涂层，同时激光束L3以焊接速度V同步运 动以完成热轧钢板的焊接，激光束L3焊接完成后实现热轧钢板的涂层去除与焊 接一体化激光加工。

其中，步骤2)中所述的第一激光器为超短脉冲激光器，优选地，所述超短 脉冲激光器为纳秒激光器、皮秒激光器和飞秒激光器中的一种；

第二激光器为焊接用激光器，所述焊接用激光器为CO2气体激光器、YAG 固体激光器、光纤激光器和半导体激光器中的一种，优选地，所述焊接用激光 器为YAG固体激光器，因YAG固体激光器更加高效和环保。

其中，步骤3)中所述的焊接工艺参数由机器人集成系统控制；

所述焊接工艺参数设置为：激光束L1与激光束L2的离焦量为-2～+2mm， 平均激光功率为100～1000W；激光束L3的光斑直径为0.2～0.4mm，离焦量为 -3～+3mm，激光功率为500～5000W，焊接速度V为500～15000mm/min，d为 50～500mm。

优选地，所述焊接工艺参数设置为：激光束L1与激光束L2的离焦量为-2～ +2mm，平均激光功率为200～1000W；激光束L3的光斑直径为0.2～0.4mm， 离焦量为-3～+3mm，激光功率为1000～5000W，焊接速度V为500～ 15000mm/min，d为300～500mm。

优选地，所述焊接工艺参数设置为：激光束L1与激光束L2的离焦量为-2～ +2mm，平均激光功率为300～1000W；激光束L3的光斑直径为0.2～0.4mm， 离焦量为-3～+3mm，激光功率为2000～5000W，焊接速度V为500～ 15000mm/min，d为400～500mm。