一種激光穿透焊接的焊縫結構及焊接方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種激光穿透焊接的焊縫結構和焊接方法，可應用于汽車零部件天窗的激光焊接。
【背景技術】
[0002]激光焊接在汽車零部件制造領域，由于焊接熱影響區域小、焊接速度快，應用越來越廣泛。對于兩層板的激光穿透焊接，采用激光穿透兩層板，將兩層板之間金屬熔化，冷卻后形成焊縫，實現兩層板間的連接。
[0003]由于焊接中激光束的聚集，使得零件表面金屬迅速熔化，對有鍍鋅層的板材，由于鍍層熔點低，鍍層會迅速汽化形成熔渣顆粒，當激光穿透焊接時，鍍層的汽化熔渣顆粒存在于兩層板之間，在焊縫中形成夾渣、氣孔，從而直接影響到焊接焊縫的成形性，并影響到焊接強度。
[0004]具體在汽車零部件天窗的開發中，天窗的外表面為曲面，下面貼合的加強件，選用的都是鍍鋅板材，在采用激光焊接時，遭遇了大面積連接、及鍍鋅層的汽化影響焊接強度問題。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是解決現有技術中弧型曲面兩層鍍鋅板材的激光穿透焊接的上下層板間激光穿透焊接鍍層熔渣顆粒問題、焊縫成形性以及焊接強度。
[0006]本發明的具體技術方案是:一種激光穿透焊接的焊縫結構，是在曲面兩層鋼板零件的連接處，設置C形的焊接焊縫軌跡形式，所述C形焊縫軌跡，是不封閉的腰形線，其兩頭為半園，焊縫C形寬為a、焊縫C形長為b，C形焊縫寬度為激光照射后融化金屬形成的焊縫，其寬度值為兩連接板材較薄板材的厚度值，C形焊縫的具體尺寸可根據連接零件的大小確定，可以通過調整焊接工藝參數來實現。
[0007]進一步的，上述曲面兩層鋼板零件的上層曲面鍍層鋼板厚度在l~1.5mm;下層加強鍍層鋼板的厚度在1.5~2mm
進一步的，在上述兩層板之間設置焊接間隙，以容接鋼板鍍層汽化的熔渣顆粒；所述焊接間隙設置是在焊縫處，在下板上，設有一凹塘，凹塘的深度取值在0.1-0.2mm，凹塘的周界由焊縫尺寸a*b及凹塘界寬度確定，凹塘的界寬取值5~7mm ;下板通過夾具定位裝配后，貝占合在上板下面，在上、下板之間，形成焊縫間隙。
[0008]進一步的，上述焊接間隙取值為0.1-0.2mm。
[0009]本發明還提供了一種激光穿透焊接的焊接方法，是采用C形的焊縫結構，增大焊接點的面積區域，增加兩層板的連接強度、剛度；在上、下兩層板間設置間隙，容接鍍層汽化的熔渣顆粒，增強焊縫的成形性，增加了焊縫強度。
[0010]本發明采用C形焊縫，均勻布置于天窗零件表面，減少激光連續一字焊接的變形問題，在上下板設置合理間隙，保證上板的完整美觀、又解決了鍍層汽化顆粒對焊接的影響。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明C形焊縫的結構示意圖。
[0012]圖2是圖1中的A-A剖視圖。
[0013]圖3是下層零件的凹塘成型結構示意圖。
[0014]圖4是圖3中的B-B剖視圖。
[0015]圖5是本發明焊縫強度試驗拉伸曲線圖。
[0016]圖中:
1-上層曲面鍍鋅板材，厚度在1~1.5mm ；
2-下層加強件鍍鋅板，厚度在1.5~2mm ；
3-C形焊縫，焊縫尺寸用a*b表示，a為C形寬、b為C形長；
4-焊縫處上下板間隙，間隙取值為0.1-0.2mm;
5-下板凹塘界寬(距離C形焊縫尺寸)，一般取值5~7mm;
6-下層板凹塘深度，取值為0.1-0.2mm ；
7-凹塘周界；
8-焊縫寬度，為兩焊接板材薄板的厚度。
【具體實施方式】
[0017]在汽車零部件天窗的開發中，天窗的上板I面為曲面，下板2是左右加強件，通過激光焊接在上板I上，焊縫采用C形焊縫；在下板2上，在C形焊縫周邊處，制造處深度為0.15mm的凹塘，容接上下板層間的汽化鍍層熔渣顆粒，焊接后的產品，焊縫經強度測試，達到了汽車零部件焊接強度要求。而現有沒有設置下板凹塘形成間隙焊接時，焊縫成形后，焊接強度不符合要求。
[0018]如圖1~4所示，選取天窗焊接總成件上2號焊縫，上層板厚度為1.5mm、材料牌號為HC300BD Z50/50，下層板厚度2mm、材料牌號為H380LA Z50/50，由材料牌號確定了焊接板材的強度最小值為300 MPa。兩層板疊起后采用激光穿透焊接，焊縫外形尺寸為a*b=6*12，焊縫尺寸用a*b表示，a為C形寬、b為C形長。即在曲面上設立C形焊縫，尺寸在a=6mm、b=12mm，相比通常的一字焊縫，連接區域面積增大，增加了零件的連接剛性。焊接的激光軌跡，按在a=6mm、b=12mm的C形長腰線進行布置。
[0019]焊接間隙的形成，是在下板2零件上，用冷沖成型的方法，將零件表面向下壓出一個凹坑，形成0.1-0.2mm深的凹塘，當下板與上班裝配貼合后，在上下板1、2之間，形成一定的間隙空間4，該兩層板之間的間隙為0.15_，可容接激光穿透焊接時上下板間的鍍層汽化的熔渣顆粒，在焊縫成形過程中，這些汽化的熔渣顆粒的逃逸，減少了焊縫金屬的夾渣、氣孔，增強了焊縫強度。
[0020]兩層鍍鋅板連接焊接，板材為曲面形狀，采用如圖1的C型焊縫形狀，增大區域的連接面積。為了解決上下板層間的鍍鋅金屬汽化顆粒的逃逸空間，在下層板上面，沿C型焊縫周邊，成型一個凹塘坑，與上層板貼合后，在C型焊縫處四周，形成間隙(見圖1中間隙4)，當激光束從板材的上層(見圖1激光焊接方向)，穿透上板后到達下層板表面，上下板面汽化的金屬鍍層熔渣顆粒，逃逸在上下板的間隙里，這樣很大程度上，減少了汽化的顆粒對焊縫成形的影響。
[0021]如圖5由拉升試驗曲線圖所示，拉力為14.33kN,焊縫截面積34.05平方毫米，計算焊縫的抗拉強度為420.85MPa，已大于材料的強度最小值300 MPa，滿足焊接要求。
[0022]本發明有效地解決曲面上下兩板激光穿透焊接連接的強度、剛度問題。
【主權項】
1.一種激光穿透焊接的焊縫結構，其特征在于，是在曲面兩層鋼板零件的連接處，設置C形的焊接焊縫軌跡形式，所述C形焊縫軌跡，是不封閉的腰形線，其兩頭為半園，焊縫C形寬為a、焊縫C形長為b，C形焊縫寬度為激光照射后融化金屬形成的焊縫，其寬度值為兩連接板材較薄板材的厚度值。
2.根據權利要求1所述的一種激光穿透焊接的焊縫結構，其特征在于，所述曲面兩層鋼板零件的上層曲面鍍層鋼板厚度在1~1.5mm ;下層加強鍍層鋼板的厚度在1.5~2_。
3.根據權利要求1所述的一種激光穿透焊接的焊縫結構，其特征在于，在所述兩層板之間設置焊接間隙，以容接鋼板鍍層汽化的熔渣顆粒；所述焊接間隙設置是在焊縫處，在下板上，設有一凹塘，凹塘的深度取值在0.1-0.2mm，凹塘的界寬取值5~7mm。
4.根據權利要求3所述的一種激光穿透焊接的焊縫結構，其特征在于，所述焊接間隙取值為0.1-0.2_。
5.一種激光穿透焊接的焊接方法，是采用如權利要求1所述的C形的焊縫結構；在上、下兩層板間設置如權利要求2所述的焊接間隙。
【專利摘要】本發明涉及一種激光穿透焊接的焊縫結構和焊接方法，可應用于汽車零部件天窗的激光焊接。是在曲面兩層鋼板零件的連接處，設置C形的焊接焊縫軌跡形式，所述C形焊縫軌跡，是不封閉的腰形線，其兩頭為半園，焊縫C形寬為a、焊縫C形長為b，C形焊縫寬度為激光照射后融化金屬形成的焊縫，其寬度值為兩連接板材較薄板材的厚度值。本發明有效地解決曲面上下兩板激光穿透焊接連接的強度、剛度問題。
【IPC分類】B23K33-00
【公開號】CN104858560
【申請號】CN201510313645
【發明人】劉守倫
【申請人】上海華莊模具有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月9日