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专利名称：一种铝合金密封散热器焊接方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410461765.9

专利申请（专利权）人：辽宁忠旺集团有限公司
权利人地址：辽宁省辽阳市宏伟区曙光乡徐家村

专利发明（设计）人：周金旭,王东辉,唐鸿洋,叶树茂,吴琪,张震,吴大昊

专利摘要：本发明属于金属加工技术领域，具体为一种铝合金密封散热器焊接方法，本发明采用自制激光陡升?连续?缓降波形，陡升阶段和缓降阶段焊接均采用脉冲激光填丝焊；连续阶段焊接采用连续激光填丝焊，陡升阶段、连续阶段和缓降阶段的焊接时间和激光功率不同，其他焊接参数均相同；本发明采用激光陡升?连续?缓降波形填丝焊可以快速形成熔池，保证焊缝熔透条件，避免未熔透，保证焊缝一致性，同时可以减小弧坑，避免弧坑裂纹的产生，保证了焊缝的质量。

主权利要求：
1.一种铝合金密封散热器焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：焊前清理，对待焊位置进行打磨及擦拭清理，去除表面油污、氧化膜、铝屑；
步骤2：装配固定，根据工件特征及工装特性进行固定装配，并进行点焊固定；
步骤3：焊接程序选择，根据焊缝不同轨迹进行程序选择，选择轨迹符合要求的程序进行示教；
步骤4：焊接参数选择及波形设置；波形选用陡升?连续?缓降波形，波形由陡升阶段、连续阶段、缓降阶段组成，陡升阶段和缓降阶段焊接均采用脉冲激光填丝焊；连续阶段焊接采用连续激光填丝焊；
步骤5：焊接工件，采用激光填丝焊接工件；
步骤6：焊缝质量检测，通过目视检测、渗透检测进行外观检测并对焊接接头进行抗拉强度检测。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金密封散热器焊接方法，其特征在于，所述步骤4中，焊接参数包括送丝速度为1m/min～10m/min，焊接速度为1.2m～7.2m/min，离焦量为?8～+
8mm，光丝间距为0～0.5mm，保护气体流量为10L/min～25L/min。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金密封散热器焊接方法，其特征在于，所述陡升阶段陡升时间t1为50ms?2000ms，激光功率P1为2.0kW?10.0kW；连续阶段连续时间t2为t总?t1?t3，激光功率P2为2.0kW?10.0kW；缓降阶段缓降时间t3为50ms?2000ms，缓降起始点激光功率P3为2.0kW?10.0kW。
4.根据权利要求3所述的一种铝合金密封散热器焊接方法，其特征在于，所述陡升阶段激光功率P1大于连续阶段激光功率P2，缓降阶段缓降起始点激光功率P3小于等于连续阶段激光功率P2。 说明书 : 一种铝合金密封散热器焊接方法技术领域[0001] 本发明属于金属加工技术领域，具体为一种铝合金密封散热器焊接方法。背景技术[0002] 轨道交通、汽车制造、电力电子等行业在运行过程中通常会产生大量热量，热量的产生对零件、电子元器件的生产制造及使用产生不利影响，减少零件的使用寿命并降低生产效率。所以在产热量大对温度敏感的部位通常需要散热装置，目前散热装置的材料包括铜、不锈钢等。铝合金也因其具有良好的散热性，加工性被用做散热装置制造的主要材料，目前，铝合金散热器按照形状分类主要分为太阳花、平板式、板翅式等。生产制造手段主要为铸造及钎焊，但对于尺寸较大的铝合金密封式散热器的装配制造，通过铸造无法实现或成本过高、精度较低，钎焊强度不能满足尺寸较大的铝合金密封式散热器的压力条件，所以熔化焊接及其他焊接方法成为了生产制造大型铝合金密封散热器的重要加工手段。[0003] 现有技术方案中，铝合金散热器的生产制造主要采用了铸造、挤压及焊接方式进行生产制造，焊接方法采用了钎焊、二氧化碳气体保护焊、摩擦焊及脉冲激光焊，采用钎焊焊接时主要步骤为：1.备好铝材基板、铝材散热片、锡焊钎料2.对铝材基板进行表面处理3.进行钎焊焊接。采用二氧化碳气体保护焊接过程中主要步骤为：1.对焊丝进行烘焙处理和保温处理。2.对箱体及散热隔片进行安装。3.预热焊丝。4.采用二氧化碳气体保护焊接方法进行焊接。采用摩擦焊焊接主要步骤为：1.零件装配2.摩擦焊接。采用脉冲激光焊接主要步骤为：1.激光清洗散热器铸件。2.在工装上进行夹持装配。3.进行激光焊接。[0004] 现有技术存在以下缺点：[0005] 采用钎焊焊铝合金散热器，焊缝熔深浅或无熔深，强度低；[0006] 采用二氧化碳气体保护焊，焊接铝合金密封散热器，焊缝成型差，焊接缺陷多，密封较差，熔深。湫未，精度低，焊后焊缝成型不美观；[0007] 采用摩擦焊焊接铝合金密封散热器时，柔性差，不易对形状复杂的零件进行焊接；[0008] 采用脉冲激光焊接铝合金密封散热器时，焊缝密封性差，焊缝一致性差，焊接厚板困难；[0009] 采用二氧化碳气体保护焊，焊接铝合金密封散热器，焊缝尺寸大，焊后加工量大，效率低，焊缝熔宽尺寸大可能存在零件边缘烧边，不美观；[0010] 采用脉冲激光焊接铝合金密封散热器时，无填充材料，材料内元素存在烧损，影响接头综合性能。发明内容[0011] 针对现有技术的不足，本发明的目的是在于提供一种铝合金密封散热器焊接方法，采用自制激光陡升?连续?缓降波形填丝焊可以快速形成熔池，保证焊缝熔透条件，避免未熔透，保证焊缝一致性，同时可以减小弧坑，避免弧坑裂纹的产生，保证了焊缝的质量。[0012] 一种铝合金密封散热器焊接方法，包括以下步骤：[0013] 步骤1：焊前清理，对待焊位置进行打磨及擦拭清理，去除表面油污、氧化膜、铝屑；[0014] 步骤2：装配固定，根据工件特征及工装特性进行固定装配，保证装配的合理性和牢固性，并进行点焊固定；[0015] 步骤3：焊接程序选择，根据焊缝不同轨迹进行程序选择，选择轨迹符合要求的程序进行示教；[0016] 步骤4：焊接参数选择及波形设置；[0017] 步骤5：焊接工件，采用激光填丝焊接工件；[0018] 步骤6：焊缝质量检测，通过目视检测、渗透检测进行外观检测并对焊接接头进行抗拉强度检测。[0019] 所述步骤4中，焊接参数包括送丝速度为1m/min～10m/min，焊接速度为1.2m～7.2m/min，离焦量为?8～+8mm，光丝间距为0～0.5mm，保护气体流量为10L/min～25L/min。[0020] 所述步骤4中，波形选用陡升?连续?缓降波形，波形由陡升阶段、连续阶段、缓降阶段组成，陡升阶段和缓降阶段焊接均采用脉冲激光填丝焊；连续阶段焊接采用连续激光填丝焊。[0021] 所述步骤4中，陡升阶段、连续阶段和缓降阶段的焊接时间和激光功率不同，其他焊接参数均相同，所述陡升阶段陡升时间t1为50ms?2000ms，激光功率P1为2.0?10.0kW；连续阶段连续时间t2为t总?t1?t3，激光功率P2为2.0?10.0kW；缓降阶段缓降时间t3为50ms?2000ms，缓降起始点激光功率P3为2.0?10.0kW。[0022] 所述陡升阶段激光功率P1大于连续阶段激光功率P2，缓降阶段缓降起始点激光功率P3小于等于连续阶段激光功率P2。[0023] 本发明有如下有益效果：[0024] 1、本发明采用激光陡升?连续?缓降波形填丝焊可以快速形成熔池，保证焊缝熔透条件，避免未熔透，保证焊缝一致性，同时可以减小弧坑，避免弧坑裂纹的产生，保证了焊缝的质量；陡升阶段可以为材料起始焊接提供更多热量，使焊接快速形成激光匙孔，匙孔形成有利于焊接更稳定；连续阶段在行成匙孔后保持焊接参数不变进行焊接，保持焊接的稳定性；缓降阶段在焊接前通过脉冲波形变化，形成缓降坡减小弧坑尺寸，避免裂纹产生。[0025] 2、本发明使用激光填丝焊进行焊接能量更集中，相对于钎焊焊铝合金散热器、二氧化碳气体保护焊焊铝合金散热器，焊缝熔深更深，焊接接头强度更高；本发明使用激光填丝焊，焊缝成型好，密封性良好，熔深大，变形。雀，焊接缺陷少，成型美观；使用激光填丝焊可对形状复杂的零件进行加工，柔性较高；本发明使用激光填丝焊接铝合金密封散热器时，焊缝密封性好，焊缝一致性高，焊接厚板更容易；本发明使用激光填丝焊铝合金密封散热器时，焊缝熔宽尺寸比二氧化碳气体保护焊。杉跣『阜煸ち艨占，激光填丝焊熔宽可小于二氧化碳气体保护焊熔宽尺寸的二分之一，激光填丝焊焊后成型美观，不烧边，同时，激光填丝焊接铝合金焊缝尺寸小减小加工量，提高效率节约成本。[0026] 3、本发明使用激光填丝焊对于脉冲激光焊接铝合金密封散热器时，焊丝对焊缝进行填充可以补充焊缝合金元素的烧损，提高接头综合性能，同时通过焊丝的添加改善焊接接头性能，本发明可减少焊后加工量提高效率节约成本，提高产品质量。附图说明[0027] 图1本发明焊接方法的流程图；[0028] 图2本发明焊接方法的焊接波形图。具体实施方式[0029] 下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。[0030] 如图1?2所示，一种铝合金密封散热器焊接方法，包括以下步骤：[0031] 步骤1：焊前清理，对待焊位置进行打磨及擦拭清理，去除表面油污、氧化膜、铝屑，打磨采用钢丝刷；擦拭采用酒精、丙酮等有机溶剂；[0032] 步骤2：装配固定，根据工件特征及工装特性进行固定装配，保证装配的合理性和牢固性，并进行点焊固定；[0033] 步骤3：焊接程序选择，根据焊缝不同轨迹进行程序选择，选择轨迹符合要求的程序进行示教；[0034] 步骤4：焊接参数选择及波形设置；[0035] 焊接采用激光器、机器人、激光头、送丝系统、控制调节系统等设备组成的激光填丝焊焊接系统，焊接过程中焊丝在前，激光束在后；[0036] 焊接参数：送丝速度为1m/min～10m/min，焊接速度为1.2m～7.2m/min，离焦量为?8～+8mm，光丝间距为0～0.5mm，保护气体流量为10L/min～25L/min；[0037] 如图2所示，波形选用陡升?连续?缓降波形，波形采用脉冲激光填丝焊和连续激光填丝焊相结合的方式实现；[0038] 所述波形由陡升阶段、连续阶段、缓降阶段组成，陡升阶段和缓降阶段焊接采用脉冲激光填丝焊，由脉冲波提供能量；连续阶段焊接采用连续激光填丝焊，由连续波激光提供能量；[0039] 陡升阶段、连续阶段和缓降阶段的焊接时间和激光功率不同，其他的焊接参数均相同，焊接参数包括送丝速度、焊接速度、离焦量、光丝间距和保护气体流量，所述陡升阶段陡升时间t1为50ms?2000ms，激光功率P1为2.0?10.0kW；连续阶段连续时间为t2，t2由焊接总时间减掉陡升时间t1和缓降时间t3得到，即连续段时间t2=t总?t1?t3，激光功率P2范围2.0?10.0kW；缓降阶段缓降时间t3为50ms?2000ms，缓降起始点激光功率P3为2.0?10.0kW；[0040] 所述陡升阶段激光功率P1大于连续阶段激光功率P2，缓降阶段缓降起始点激光功率P3小于等于连续阶段激光功率P2；[0041] 步骤5：焊接工件，采用激光填丝焊接工件；[0042] 步骤6：焊缝质量检测，通过目视(VT)检测、渗透（PT）检测进行外观检测，并对焊接接头进行抗拉强度检测。[0043] 实施例1[0044] 本实施例以板厚2mm6082铝合金密封散热器为例，焊接结构为对接结构，组队间隙0～1mm。[0045] 一种铝合金密封散热器焊接方法，包括以下步骤：[0046] 步骤1：焊前清理，采用钢丝刷打磨焊缝表面氧化膜并用丙酮去除表面油污、锈迹、铝屑等污染物；[0047] 步骤2：装配固定，根据工件特征及工装特性进行固定装配，保证装配的合理性和牢固性，并进行点焊固定；[0048] 步骤3：焊接程序选择，本实施例中的铝合金密封散热器的焊接面为矩形，轨迹选用矩形轨迹进行示教；[0049] 步骤4：焊接参数选择及波形设置；[0050] 焊接采用激光器、机器人、激光头、送丝系统、控制调节系统等设备组成的激光填丝焊焊接系统，焊接过程中焊丝在前，激光束在后；[0051] 焊接参数选择：焊接速度2.4m/min，离焦量0mm，光丝间距0mm，送丝速度3m/min，焊丝选用直径1.2mmER5087焊丝，保护气体流量20L/min，焊缝长度0.24m；[0052] 波形选用陡升?连续?缓降波形，波形采用脉冲激光填丝焊和连续激光填丝焊相结合的方式实现，所述波形由陡升阶段、连续阶段、缓降阶段组成；[0053] 陡升阶段焊接采用脉冲激光填丝焊，由脉冲波提供能量，陡升段激光功率P1为5.3kW，陡升时间t1为100ms；[0054] 连续阶段焊接采用连续激光填丝焊，由连续波激光提供能量，连续阶段段激光功率P2为4.8kW；连续阶段时间t2为5700ms；[0055] 缓降阶段焊接采用脉冲激光填丝焊，由脉冲波激光提供能量，缓降起始点激光功率P3为4.8kW，缓降时间t3为200ms；[0056] 步骤5：焊接工件，采用激光填丝焊接工件；[0057] 步骤6：焊缝质量检测，通过目视(VT)检测、渗透（PT）检测进行外观检测，并对焊接接头进行抗拉强度检测；[0058] 本实施例焊后焊缝无未熔透、焊缝表面无裂纹、气孔、未焊满缺陷，弧坑尺寸减。槐臼凳├2mm6082?T6铝合金焊接接头抗拉强度检测：母材抗拉强度327MPa，焊接接头抗拉强度249MPa，焊接接头强度达到母材强度76％。[0059] 实施例2[0060] 本实施例以板厚3mm6063铝合金密封散热器为例，焊接结构为对接结构，组队间隙0～1mm。[0061] 一种铝合金密封散热器焊接方法，包括以下步骤：[0062] 步骤1：焊前清理，采用钢丝刷打磨焊缝表面氧化膜并用丙酮去除表面油污、锈迹、铝屑等污染物；[0063] 步骤2：装配固定，根据工件特征及工装特性进行固定装配，保证装配的合理性和牢固性，并进行点焊固定；[0064] 步骤3：焊接程序选择，本实施例中的铝合金密封散热器的焊接面为矩形，轨迹选用矩形轨迹进行示教；[0065] 步骤4：焊接参数选择及波形设置；[0066] 焊接采用激光器、机器人、激光头、送丝系统、控制调节系统等设备组成的激光填丝焊焊接系统，焊接过程中焊丝在前，激光束在后；[0067] 焊接参数选择：焊接速度3m/min，离焦量0mm，光丝间距0mm，送丝速度3m/min，焊丝选用直径1.2mmER4047焊丝，保护气体流量20L/min，焊缝长度0.3m；[0068] 波形选用陡升?连续?缓降波形，波形采用脉冲激光填丝焊和连续激光填丝焊相结合的方式实现，所述波形由陡升阶段、连续阶段、缓降阶段组成；[0069] 陡升阶段焊接采用脉冲激光填丝焊，由脉冲波提供能量，激光功率P1为5.5kW，陡升时间t1为100ms；[0070] 连续阶段焊接采用连续激光填丝焊，由连续波激光提供能量，激光功率P2为5.0kW，连续段时间t2为5700ms；[0071] 缓降阶段焊接采用脉冲激光填丝焊，由脉冲波激光提供能量，缓降起始点激光功率P3为5.0kW，缓降时间t3为200ms；[0072] 步骤5：焊接工件，采用激光填丝焊接工件；[0073] 步骤6：焊缝质量检测，通过目视(VT)检测、渗透（PT）检测进行外观检测，并对焊接接头进行抗拉强度检测；[0074] 本实施例焊后焊缝无未熔透、焊缝表面无裂纹、气孔、未焊满缺陷，弧坑尺寸减。槐臼凳├3mm6063?T6铝合金焊接接头抗拉强度检测：母材抗拉强度253MPa，焊接接头抗拉强度198MPa，焊接接头强度达到母材强度78％。[0075] 实施例3[0076] 本实施例以板厚4mm6082铝合金密封散热器为例，焊接结构为对接结构，组队间隙0～1mm。[0077] 一种铝合金密封散热器焊接方法，包括以下步骤：[0078] 步骤1：焊前清理，采用钢丝刷打磨焊缝表面氧化膜并用丙酮去除表面油污、锈迹、铝屑等污染物；[0079] 步骤2：装配固定，根据工件特征及工装特性进行固定装配，保证装配的合理性和牢固性，并进行点焊固定；[0080] 步骤3：焊接程序选择，本实施例中的铝合金密封散热器的焊接面为矩形，轨迹选用矩形轨迹进行示教；[0081] 步骤4：焊接参数选择及波形设置；[0082] 焊接参数选择：焊接速度2.7m/min，离焦量+1mm，光丝间距0.2mm，送丝速度4m/min，焊丝选用直径1.2mmER5356，保护气体流量20L/min，焊缝长度0.54m；[0083] 波形选用陡升?连续?缓降波形，波形采用脉冲激光填丝焊和连续激光填丝焊相结合的方式实现，所述波形由陡升阶段、连续阶段、缓降阶段组成；[0084] 陡升阶段焊接采用脉冲激光填丝焊，由脉冲波提供能量，激光功率P1为6.0kW，陡升时间t1为150ms；[0085] 连续阶段焊接采用连续激光填丝焊，由连续波激光提供能量，激光功率P2为5.5kW，连续段时间t2为11650ms；[0086] 缓降阶段焊接采用脉冲激光填丝焊，由脉冲波激光提供能量，缓降起始点激光功率P3为5.5kW，缓降时间t3为200ms；[0087] 步骤5：焊接工件，采用激光填丝焊接工件；[0088] 步骤6：焊缝质量检测，通过目视(VT)检测、渗透（PT）检测进行外观检测，并对焊接接头进行抗拉强度检测；[0089] 本实施例焊后焊缝无未熔透、焊缝表面无裂纹、气孔、未焊满缺陷，弧坑尺寸减。槐臼凳├4mm6082铝合金焊接接头抗拉强度检测：母材抗拉强度330MPa，焊接接头抗拉强度264MPa，焊接接头强度达到母材强度80％。[0090] 本申请波形选择的原理如下：铝合金激光焊接过程中由于铝合金导热率大、对激光反射严重、焊前材料温度低，材料快速熔化形成熔池有利于材料对激光的吸收减少未熔透缺陷保证焊缝一致性所以设置陡升阶段，陡升阶段可以为材料起始焊接提供更多热量，使焊接快速形成激光匙孔，当材料熔化焊接选用连续波形焊接，焊接过程更稳定，焊缝质量更优，焊接完成前选用缓降波形消除弧坑避免弧坑裂纹产生，波形参数的设置可以根据材料的规格（主要为厚度）进行改变，包括陡升段的时间和功率，缓降段的时间和功率。

专利地区：辽宁

专利申请日期：2024-04-17

专利公开日期：2024-07-30

专利公告号：CN118060652B