本发明专利技术涉及一种将两种金属部件焊接在一起的方法。第一部件和第二部件由金属或者金属合金制成，且第一部件的反射率低于或等于第二部件的反射率。典型地，第一部件由黄铜制成而第二部件由紫铜制成。在共同焊接区域中，较小反射率部件覆盖最大反射率部件，因此激光束仅指向较小反射率部件。其优点在于：激光束并不直接与高反射率部件接触，因此较少能量从焊接区域被反射掉。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过使激光束仅对准具有最低反射率的部分而将一部分为高反射率的两个金属部件焊接在一起的方法。激光焊接参数、如分束、功率、速度及焊接几何形 状在该工艺中是重要的。使用正确的参数可以实现高焊接速度及高熔深，使得相对于钎焊的传统方式，YAG激光是更佳选择。
技术介绍
上世纪八十年代末出现了不锈钢的激光焊接，而在九十年代出现了复合金属化合 物的电阻焊。传统地，紫铜(copper)、黄铜(brass)和锡青铜的连接方式数十年来均采用钎 焊。该工艺已通过证明较牢固，但具有以下缺点产品需整体加热并使用钎焊材料和保护气 体。由于该工艺需要在生产中首先进行并较早命名产品，因此物流自由度较低。由于热变 形，通常在钎焊以后调整关键公差，并且在生产工艺后期进行内部其它部件的后续装配。采 用激光焊接来取代钎焊(熔融焊或感应焊)的潜在优势如下 质量保持紫铜和黄铜材料的强度。 环境方面所需能量少，且环境影响小。 物流可以在生产流程的所有地点进行连接。 成本更快的工艺，更少的能耗，免清洗，无酸洗(brightdipping)，无钎焊材料 (银)且无焊剂。 在九十年代期间，曾尝试实现紫铜与黄铜部件的牢固的激光焊接，但由于强度低， 在工业领域均失败了。 在Danfoss公司的专利申请W02006069576Al中披露了一种激光焊接工艺，其中两个部件被焊接在一起，而激光束从激光源沿一方向发射并至少部分进入两个部件之间的间隙。间隙采集光束，从而其不反射掉，且该间隙用作用于焊接蒸汽散逸的间隙。 当一个部件具有非常高的反射率时，例如如果一个部件是由紫铜制成的，Danfoss公司的专利申请W02006069576A1中的方法并不十分有效。如果未能非常精确地控制激光束，光束会从高反射率部件反射掉，而因此不能传送足够能量到焊接区域以实现牢固焊接。 DE10346264A1描述了一种利用激光焊接将两个部件焊接在一起的方法，其中第一部件覆盖第二部件且存在进行焊接的凹部。凹部的目的是使两个部件在一起。 对于具有非常高反射率的金属，通常不使用激光焊接。由于高反射率使得焊接无效，因此使用钎焊以传统工艺装配高反射率的材料。
技术实现思路
在本专利技术中，在高反射率材料上进行激光焊接的问题通过以下方案解决利用激 光焊接将第一部件和第二部件连接在一起，第一部件和第二部件由金属或金属合金制成， 且第一部件的反射率低于或等于第二部件的反射率。第一部件布置成部分覆盖所述第二部 件，形成重叠区域，并在重叠区域中通过将激光束指向所述第一部件的表面，通过产生共同焊接区域将所述第一部件和所述第二部件连接在一起。所述第一部件包括凹部，而焊接期 间所述激光束主要指向所述凹部，且所述激光束至少部分地被采集在所述凹部中。 第一部件布置成其与第二部件重叠，激光指向第一部件的表面，形成共同焊接区 域，在该处激光束熔穿第一部件并进入第二部件。 较小反射率的部件覆盖最大反射率的部件，因此激光束指向较小反射率部件。此 优点在于激光束并不直接与高反射率的第二部件接触，因此更少能量从焊接区域被反射 掉。较小反射率部件可以由黄铜制成，而第二部件可以由紫铜制成。用黄铜作覆盖给光束 必要的良好开始， 一旦工艺已开始，黄铜熔化且将热量传递到第二部件，因此焊接区域中的 第二部件也熔化，且第一部件熔化入第二部件，形成高质量焊接。 通过凹部实现进一步改进。凹部在较小反射率部件中形成，以采集光束，从而其不 会反射掉。这将光束能量保持在凹部中，并更高效地加热金属。 在DE10346264A1中，凹部是宽的，并不采集激光束。本专利技术中的凹部是窄的，并因此采集光束，意味着光束的反射主要停留在凹部中，并有助于加热焊接区域。 凹部朝底部呈圆锥形状縮小。圆锥顶点设置成非平面底部，但该圆锥可具有圆形顶部。圆锥形状的优点是将反射保持在凹部中，而平坦底部会使反射更容易反射出凹部。当没有平坦底部时，反射的光束将被偏转，碰到凹部的侧壁，并布置其它能量以加热焊接区域。 凹部宽度小于lmm ;窄的凹部能够将大部分光束采集在凹部中。 使用红外激光焊接铜基合金意味着克服材料的高反射率。显然，由于大于95%的 反射率，以O度入射角进行普通表面焊接非常困难。巨大优势在于建立凹部，通过多次反 射及对应的蒸汽/离子吸收来困住光束。 在第一部件和第二部件之间形成间隙，以允许焊接工艺产生的蒸汽通过该间隙从焊接区域逸出。典型地，第一部件由包含典型为锌材料的黄铜合金制成，其具有比一般合金沸点更低的沸点。当在焊接期间锌开始沸腾时产生蒸汽，因此间隙允许这些蒸汽从焊接区域逸散。该优点在于蒸汽不会干扰或污染包含更均匀焊接的焊接区域。 黄铜包括数种低沸点合金，相对焊接而言锌是十分重要的。锌蒸汽吸收光，与材料形成良好耦合-另一方面，由于蒸汽期间的反冲力，它也会干扰工艺的稳定性。焊接工艺通过"逸散"间隙而稳定，该"逸散"间隙设计在待焊接部件中，允许蒸汽逸散出。 第一部件典型地由黄铜合金制成，其反射率比例如紫铜更低，第二部件典型地由紫铜或者富铜合金制成。通常，不能在像紫铜一样的高反射率材料上焊接，但通过黄铜部件覆盖紫铜部件，因此激光束仅与黄铜部件接触，实现了对像紫铜那样的高反射率材料进行焊接。 第一部件典型地厚0. 7-1. 5mm。焊接工艺期间，第一部件熔穿并熔化入第二部件 中。如果第一部件太厚，会花费更多时间熔穿第一部件并进入第二部件，且第二部件的熔深 会更小，导致不稳定的焊接。此外，如果第一部件太薄，锌会从黄铜中烧出，使黄铜部件变 弱。焊接在上述厚度区间、尤其是0. 9-1. 2mm的中部得到最佳结果。 以10-40mm/s的焊接速度及2_3kW的激光功率能够实现最佳结果，或者利用40-70mm/s及3_4kW的激光功率。通过测试发现这些参数并产生最佳焊接质量。 使用优选焊接参数，如分光、功率、速度和焊接几何结构，进一步改进焊接工艺。附图说明 图1显示了本专利技术中焊接方法的视图； 图2显示了如何使用该方法将铜管焊接到黄铜部件的实例； 图3a-e显示了用于本专利技术的图1的五个不同几何形状； 图4显示了不同焊接速度的焊接的熔深和熔宽的图； 图5显示了作为黄铜厚度的参数的熔深和熔宽的图；禾口 图6是显示功率与焊接速度关系的图。具体实施例方式图1显示了该焊接方法的原理，包括指向第一部件1的激光束3，由黄铜制成的第 一部件1具有最低反射率并覆盖由紫铜制成并具有最高反射率的第二部件2。第一部件1 和第二部件2布置成存在第一部件1覆盖第二部件2的重叠区域。在共同焊接区域4进行 焊接，激光束3指向该共同焊接区域4并将第一部件1和第二部件2焊接在一起。焊接蒸 汽通过间隙6散逸。 图2显示了第二部件2 (紫铜管)焊接到第一部件1 (黄铜部件)。第一部件1上的 凹部5采集第一部件1周围360度的激光束17。当焊接工艺开始时，存在爬升期(ramping up period) 8，并且当焊接工艺结束时，存在下降期(ramping down period) 9。在下降期存 在重叠10。在下降期9期间，激光束17可向上远离凹部5进入第一部件1覆盖第二部件2 的部分，因为在下降期9期间激光束17可在第一部件1中形成孔，从而下降期9在覆盖第 二部件2的材料中进行，因此第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种通过激光焊接将第一部件和第二部件连接在一起的方法，所述第一部件和第二部件由金属或金属合金制成，且第一部件的反射率低于或等于所述第二部件的反射率，其特征在于，所述第一部件（１）布置成在重叠区域覆盖所述第二部件（２），并在重叠区域中通过将激光束（３）引向所述第一部件（１）的表面，通过产生共同焊接区域（４）将所述第一部件（１）和所述第二部件（２）连接在一起，所述第一部件（１）包括凹部（５），而焊接期间所述激光束（３）主要引入所述凹部（５），且所述激光束（３）至少部分地被俘获于所述凹部（５）中。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德斯威斯特加德，贺嘉，黄丙元，皮友东，
申请(专利权)人：丹佛斯公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]
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