[发明专利]用于材料锁合地连接铝铸件与接合配合件的方法以及构件

说明书

本发明涉及一种用于材料锁合地连接铝铸件(2)与接合配合件的方法。该方法包括步骤：激光处理铝铸件(2)的待与接合配合件连接的区域，所述激光处理借助脉冲持续时间为100ns到200ns并且脉冲频率为10kHz到80kHz的脉冲式激光系统(1)进行，并且材料锁合地连接铝铸件(2)与接合配合件。

技术领域

本发明涉及一种用于材料锁合地连接铝铸件与接合配合件的方法以及脉冲式激光系统的应用。此外，本发明也涉及一种包括铝铸件和接合配合件的构件，所述铝铸件和接合配合件彼此材料锁合地连接。

背景技术

为了材料锁合地连接例如两个铝铸件，需要对构件表面进行预处理，以便在随后的接合工艺中获得足够的接合连接强度。通常，表面处理包括化学洗涤或者说酸洗、表面钝化和设置阴极浸漆。所使用的工艺主要是化学性质的并且因此既影响环境又损害参与工艺的人员的健康。此外，这些表面处理工艺在物流和工艺技术方面很复杂并导致高运营和维护成本。

发明内容

从该现有技术出发，本发明的任务在于，提供一种能易于使用的、低维护且低成本的、用于材料锁合地连接铝铸件与接合配合件的方法，该方法是环保的且不使用化学资源并且在应用时也不损害健康。

根据本发明，所述任务通过一种用于材料锁合地连接铝铸件与接合配合件的方法来解决，在该方法中使用脉冲式激光系统。本发明方法包括铝铸件的待与接合配合件连接的区域的激光处理步骤，所述脉冲式激光系统的脉冲持续时间为100ns到200ns并且脉冲频率为10kHz到80kHz。该方法也可规定多个激光处理步骤，只要这些步骤的至少一个、尤其是最后一个激光处理步骤借助脉冲持续时间为100ns到200ns且脉冲频率为10kHz到80kHz的脉冲式激光系统来实施即可。

接合配合件没有具体限制并且可由任何材料、尤其是金属材料如钢或铝或金属合金制成。作为替代方案，塑料或纤维复合塑料也可用作接合配合件的材料。

已令人意想不到地表明，100ns至200ns的短脉冲持续时间与10kHz到80kHz的脉冲频率的结合引起铝铸件的待在下一方法步骤中与接合配合件连接的区域的表面拓扑结构和表面应力的改变，这又促使材料锁合之后接合区域的改善的附着强度。此外，借助脉冲式激光系统的处理能实现铝铸件基底边缘区域的改变，由此提高铝铸件的耐腐蚀性。相反，CW激光系统(连续波激光系统)的应用或上述脉冲参数的偏离导致不能提高材料锁合接合工艺之后的附着强度。根据本发明方法，不使用化学的表面处理步骤。相反，根据本发明使用的脉冲式激光系统允许不再使用化学的表面处理并且因此在应用中既节约资源又环保而且对健康无害。此外，通过本发明方法降低了维护和保养成本并且避免了物流成本、例如无需将铝铸件运输到不同加工地点。所述方法能实现有针对性地局部处理铝铸件的待与接合配合件连接的区域并且同时工艺的自动化程度高。因此还可缩短工艺时间并且附加地降低工艺成本。

从属权利要求具有本发明的有利扩展方案和改进方案。

所使用的激光系统例如可包括辐射源、辐射源冷却装置、从辐射源到扫描仪的导向纤维以及扫描仪(用于射束偏转)，扫描仪可设置在可动装置如机器人上。

根据本发明方法的一种有利扩展方案规定，在激光处理之后在不进一步处理铝铸件的待与接合配合件连接的所述区域的情况下进行铝铸件与接合配合件的材料锁合连接。由此可缩短工艺时间并且降低物流成本。

更有利的是，脉冲频率为10kHz到40kHz、尤其是10kHz到30kHz。由此可在减少能量消耗的情况下最佳地改变待接合铝铸件的表面拓扑结构和表面应力，由此提高与接合配合件的附着力。

出于上述原因，脉冲持续时间为120ns至160ns并且尤其是约150ns也是有利的。

对于铝铸件的处理而言，已表明800nm至1200nm的激光系统波长是特别有利的，因为脉冲波被铝材非常好地吸收并转化。特别有利的是波长为1064nm。