專利名稱：激光膠接點焊方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種焊接方法。
背景技術：
由于膠焊結構具有優(yōu)良的性能，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，膠焊已成為一種重要的連接 方法，在航空航天以及其他很多領域獲得了應用。普通的電阻焊-膠接復合工藝要求膠層 能夠導電，或者在膠層中加入導電材料(如鋁、銅、碳等)，這樣會造成膠合材料的成本上 升，不利于工業(yè)應用；此外電阻焊熱影響區(qū)較大，引起的膠層失效區(qū)域也比較大，材料浪費 嚴重，而且接頭性能下降。膠接點焊技術是一種將膠接與點焊相結合的高效的復合連接工藝。它是指在點焊 前或點焊完成后，在焊點周圍的縫狀間隙中加入膠粘劑的一種連接方法。點焊后加入的膠 粘劑應采用粘度低、流動性好的膠粘劑，利用重力和毛細作用將母材間隙填滿；在點焊前填 加的應是膏狀的膠粘劑，在點焊過程中膠粘劑會被排出點焊區(qū)域而形成焊點。但是，在實際的應用當中發(fā)現(xiàn)，在激光膠接點焊過程中，膠層分解產(chǎn)生大量的氣 體。這些氣體由于沒有其它的排出通道，只能通過上層熔化的金屬進行排氣。當膠層分解 過多時，會產(chǎn)生大量的氣體在短時間內(nèi)通過上層熔化金屬排出，從而造成嚴重的焊接飛濺， 甚至使焊接無法進行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決激光膠接點焊過程中，由于膠層大量分解產(chǎn)生氣體影響焊接 質量的問題，提供了一種激光膠接點焊方法。本發(fā)明激光膠接點焊方法如下一、將經(jīng)過除氧化膜和除銹處理的兩塊金屬板 材加熱至40°C 70°C ；二、將經(jīng)過步驟一處理的兩塊金屬板材的待連接面上涂上厚度為 0. 05mm 0. 2mm的膠，然后將兩塊金屬板材在壓力為ION的條件下搭接；三、將步驟二得到 的搭接的兩塊金屬板材在第一束激光功率為350W 500W的條件下保持0. 6s 1. Os，然后 在第二束激光功率為1300W 1600W、離焦量為3mm的條件下保持0. 4s 0. 6s，得到焊接 后的金屬板材；四、焊接后的金屬板材間的膠層固化后，即完成激光膠接點焊。本發(fā)明激光膠接點焊的的主要原理是通過控制激光在工件上的熱輸入，控制激光 加熱區(qū)域膠層的分解量，以達到控制焊接質量的目的。即在焊接區(qū)域首先施加一小功率激 光，輻照一段時間，使激光作用區(qū)域的膠層少量分解，產(chǎn)生氣體。而這些氣體由于壓強的原 因會向四周進行擴展，進一步減少激光作用區(qū)域的膠層量，并且通過工件之間的間隙進行 排氣。然后用較大功率激光進行點焊作業(yè)。由于前束激光使作用區(qū)域內(nèi)膠量明顯減少，因 此由于后束激光作用而產(chǎn)生的膠層分解量很少，只有少量氣體需要在這個時間短外排，減 少了膠層分解氣體對于焊接過程的影響。以達到形成合格點焊接頭的目的。采用本方法焊 接后對點焊的接頭進行宏觀拍照和力學性能測試。外觀檢查表明，點焊接頭無裂紋、氣孔、 表明無明顯塌陷，成形良好。顯微組織分析表明，點焊接頭主要為珠光體+貝氏體+和鐵素體。接頭拉伸試驗表明，激光膠接點焊接頭的在完全斷裂前所吸收的能量遠遠大于單獨激 光點焊，而且斷裂前發(fā)生塑性變形，可以預防脆斷帶來的危害。本發(fā)明方法膠層在焊接過程 中有明顯的外排現(xiàn)象，并且在外排的膠層中有氣泡的存在，證明這種方法可以將膠層受熱 分解產(chǎn)生的氣體通過膠層排出，減少其對于接頭性能的影響。本發(fā)明的方法主要有以下幾方面優(yōu)勢1.無需附加的裝夾工具，即可實現(xiàn)無缺陷的激光膠接點焊；2.小功率激光的作用，減少了膠層的分解，保證了膠層力學性能在最大程度上的 保留；3.由于無需附加其它裝置，本方法可以廣泛的使用于機器人焊接，提高激光膠接 點焊的自動化程度。


圖1是具體實施方式
二十中激光膠接點焊后焊點的微觀組織全景圖；圖2是具體 實施方式二十中激光膠接點焊后焊點的微觀組織形貌圖。
具體實施例方式本發(fā)明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的 任意組合。
具體實施方式
一本實施方式中激光膠接點焊方法如下一、將經(jīng)過除氧化膜和 除銹處理的兩塊金屬板材加熱至40°C 70°C ；二、將經(jīng)過步驟一處理的兩塊金屬板材的待 連接面上涂上厚度為0. 05mm 0. 2mm的膠，然后將兩塊金屬板材在壓力為ION的條件下搭 接；三、將步驟二得到的搭接的兩塊金屬板材在第一束激光功率為350W 500W的條件下 保持0. 6s 1. Os，然后在第二束激光功率為1300W 1600W、離焦量為3mm的條件下保持 0. 4s 0. 6s，得到焊接后的金屬板材；四、焊接后的金屬板材間的膠層固化后，即完成激光 膠接點焊。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中所述的金屬板 材為低碳鋼板材Q195板材，厚度為1.2mm。其它與具體實施方式
一相同。本實施方式中所述低碳鋼板材的化學成分如下C ≤ 0. 12，Mn ≤ 0. 5，Si ≤ 0. 3， S≤0. 05,P ≤ 0. 045，其余為！^和不可避免的雜質。其力學性能如下屈服強度≥195MPa, 拉伸強度≥315MPa，延伸率≥33%。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中將經(jīng)過除氧化 膜和除銹處理的兩塊金屬板材加熱至50°C。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟二中將兩塊金屬板 材的待連接面上涂上厚度為0. Imm的膠。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟三中所述第一束激 光功率為400W。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟三中所述第一束激 光持續(xù)時間為0.8s。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟三中所述第二束激光功率為1500W。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟三中所述第二束激 光持續(xù)時間為0』s。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
九本實施方式中激光膠接點焊方法如下一、將經(jīng)過除氧化膜和 除銹處理的兩塊金屬板材加熱至40°C ；二、將經(jīng)過步驟一處理的兩塊金屬板材的待連接面 上涂上厚度為0. 05mm的膠，然后將兩塊金屬板材在壓力為ION的條件下搭接；三、將步驟二 得到的搭接的兩塊金屬板材在第一束激光功率為350W的條件下保持0. 6s，然后在第二束 激光功率為1300W、離焦量為3mm的條件下保持0. 4s，得到焊接后的金屬板材；四、焊接后的 金屬板材間的膠層固化后，即完成激光膠接點焊。
具體實施方式
十本實施方式中激光膠接點焊方法如下一、將經(jīng)過除氧化膜和 除銹處理的兩塊金屬板材加熱至70°C ；二、將經(jīng)過步驟一處理的兩塊金屬板材的待連接面 上涂上厚度為0. 2mm的膠，然后將兩塊金屬板材在壓力為ION的條件下搭接；三、將步驟二 得到的搭接的兩塊金屬板材在第一束激光功率為500W的條件下保持1. Os，然后在第二束 激光功率為1600W、離焦量為3mm的條件下保持0.6s，得到焊接后的金屬板材；四、焊接后的 金屬板材間的膠層固化后，即完成激光膠接點焊。
具體實施方式
十一本實施方式中激光膠接點焊方法如下一、將經(jīng)過除氧化膜 和除銹處理的兩塊金屬板材加熱至50°C ；二、將經(jīng)過步驟一處理的兩塊金屬板材的待連接 面上涂上厚度為0. 08mm的膠，然后將兩塊金屬板材在壓力為ION的條件下搭接；三、將步驟 二得到的搭接的兩塊金屬板材在第一束激光功率為360W的條件下保持0. 6s，然后在第二 束激光功率為1350W、離焦量為3mm的條件下保持0. 45s，得到焊接后的金屬板材；四、焊接 后的金屬板材間的膠層固化后，即完成激光膠接點焊。
具體實施方式
十二 本實施方式中激光膠接點焊方法如下一、將經(jīng)過除氧化膜 和除銹處理的兩塊金屬板材加熱至45°C ；二、將經(jīng)過步驟一處理的兩塊金屬板材的待連接 面上涂上厚度為0. Imm的膠，然后將兩塊金屬板材在壓力為ION的條件下搭接；三、將步驟 二得到的搭接的兩塊金屬板材在第一束激光功率為380W的條件下保持0. 7s，然后在第二 束激光功率為1380W、離焦量為3mm的條件下保持0. 5s，得到焊接后的金屬板材；四、焊接后 的金屬板材間的膠層固化后，即完成激光膠接點焊。
具體實施方式
十三本實施方式中激光膠接點焊方法如下一、將經(jīng)過除氧化膜 和除銹處理的兩塊金屬板材加熱至50°C ；二、將經(jīng)過步驟一處理的兩塊金屬板材的待連接 面上涂上厚度為0. 15mm的膠，然后將兩塊金屬板材在壓力為ION的條件下搭接；三、將步驟 二得到的搭接的兩塊金屬板材在第一束激光功率為400W的條件下保持0. 8s，然后在第二 束激光功率為1400W、離焦量為3mm的條件下保持0. 5s，得到焊接后的金屬板材；四、焊接后 的金屬板材間的膠層固化后，即完成激光膠接點焊。
具體實施方式
十四本實施方式中激光膠接點焊方法如下一、將經(jīng)過除氧化膜 和除銹處理的兩塊金屬板材加熱至55°C ；二、將經(jīng)過步驟一處理的兩塊金屬板材的待連接 面上涂上厚度為0. 16mm的膠，然后將兩塊金屬板材在壓力為ION的條件下搭接；三、將步驟 二得到的搭接的兩塊金屬板材在第一束激光功率為450W的條件下保持0. 75s，然后在第二 束激光功率為1450W、離焦量為3mm的條件下保持0. 55s，得到焊接后的金屬板材；四、焊接 后的金屬板材間的膠層固化后，即完成激光膠接點焊。
具體實施方式
十五本實施方式中激光膠接點焊方法如下一、將經(jīng)過除氧化膜 和除銹處理的兩塊金屬板材加熱至58°C ；二、將經(jīng)過步驟一處理的兩塊金屬板材的待連接 面上涂上厚度為0. 17mm的膠，然后將兩塊金屬板材在壓力為ION的條件下搭接；三、將步驟 二得到的搭接的兩塊金屬板材在第一束激光功率為460W的條件下保持0. 8s，然后在第二 束激光功率為1480W、離焦量為3mm的條件下保持0. 6s，得到焊接后的金屬板材；四、焊接后 的金屬板材間的膠層固化后，即完成激光膠接點焊。
具體實施方式
十六本實施方式中激光膠接點焊方法如下一、將經(jīng)過除氧化膜 和除銹處理的兩塊金屬板材加熱至60°C ；二、將經(jīng)過步驟一處理的兩塊金屬板材的待連接 面上涂上厚度為0. 18mm的膠，然后將兩塊金屬板材在壓力為ION的條件下搭接；三、將步驟 二得到的搭接的兩塊金屬板材在第一束激光功率為480W的條件下保持0. 85s，然后在第二 束激光功率為1500W、離焦量為3mm的條件下保持0. 45s，得到焊接后的金屬板材；四、焊接 后的金屬板材間的膠層固化后，即完成激光膠接點焊。
具體實施方式
十七本實施方式中激光膠接點焊方法如下一、將經(jīng)過除氧化膜 和除銹處理的兩塊金屬板材加熱至65°C ；二、將經(jīng)過步驟一處理的兩塊金屬板材的待連接 面上涂上厚度為0. 05mm的膠，然后將兩塊金屬板材在壓力為ION的條件下搭接；三、將步驟 二得到的搭接的兩塊金屬板材在第一束激光功率為490W的條件下保持0. 9s，然后在第二 束激光功率為1550W、離焦量為3mm的條件下保持0. 5s，得到焊接后的金屬板材；四、焊接后 的金屬板材間的膠層固化后，即完成激光膠接點焊。
具體實施方式
十八本實施方式中激光膠接點焊方法如下一、將經(jīng)過除氧化膜 和除銹處理的兩塊金屬板材加熱至68°C ；二、將經(jīng)過步驟一處理的兩塊金屬板材的待連接 面上涂上厚度為0. 12的膠，然后將兩塊金屬板材在壓力為ION的條件下搭接；三、將步驟二 得到的搭接的兩塊金屬板材在第一束激光功率為500W的條件下保持0. 7s，然后在第二束 激光功率為1570W、離焦量為3mm的條件下保持0. 4s，得到焊接后的金屬板材；四、焊接后的 金屬板材間的膠層固化后，即完成激光膠接點焊。
具體實施方式
十九本實施方式中激光膠接點焊方法如下一、將經(jīng)過除氧化膜 和除銹處理的兩塊金屬板材加熱至70°C ；二、將經(jīng)過步驟一處理的兩塊金屬板材的待連接 面上涂上厚度為0. 13mm的膠，然后將兩塊金屬板材在壓力為ION的條件下搭接；三、將步驟 二得到的搭接的兩塊金屬板材在第一束激光功率為370W的條件下保持0. 65s，然后在第二 束激光功率為1310W、離焦量為3mm的條件下保持0. 4s，得到焊接后的金屬板材；四、焊接后 的金屬板材間的膠層固化后，即完成激光膠接點焊。
具體實施方式
二十本實施方式中激光膠接點焊方法如下一、將經(jīng)過除氧化膜 和除銹處理的兩塊金屬板材加熱至70°C ；二、將經(jīng)過步驟一處理的兩塊金屬板材的待連接 面上涂上厚度為0. 12mm的膠，然后將兩塊金屬板材在壓力為ION的條件下搭接；三、將步驟 二得到的搭接的兩塊金屬板材在第一束激光功率為500W的條件下保持0. 8s，然后在第二 束激光功率為1500W、離焦量為3mm的條件下保持0. 5s，得到焊接后的金屬板材；四、焊接后 的金屬板材間的膠層固化后，即完成激光膠接點焊。從圖1看出本實施方式點焊接頭無裂紋、氣孔、表明無明顯塌陷，成形良好。顯微 組織分析表明，點焊接頭主要為珠光體+貝氏體+鐵素體。接頭拉伸試驗表明，激光膠接點 焊接頭的在完全斷裂前所吸收的能量遠遠大于單獨激光點焊，而且斷裂前發(fā)生塑性變形，可以預防脆斷帶來的危害。 本發(fā)明方法膠層在焊接過程中有明顯的外排現(xiàn)象，并且在外排的膠層中有氣泡的 存在，證明這種方法可以將膠層受熱分解產(chǎn)生的氣體通過膠層排出，減少其對于接頭性能 的影響。
權利要求
1.激光膠接點焊方法，其特征在于激光膠接點焊方法如下一、將經(jīng)過除氧化膜和除 銹處理的兩塊金屬板材加熱至40°c 70°C ；二、將經(jīng)過步驟一處理的兩塊金屬板材的待連 接面上涂上厚度為0. 05mm 0. 2mm的膠，然后將兩塊金屬板材在壓力為ION的條件下搭 接；三、將步驟二得到的搭接的兩塊金屬板材在第一束激光功率為350W 500W的條件下 保持0. 6s 1. Os，然后在第二束激光功率為1300W 1600W、離焦量為3mm的條件下保持 0. 4s 0. 6s，得到焊接后的金屬板材；四、焊接后的金屬板材間的膠層固化后，即完成激光 膠接點焊。
2.根據(jù)權利要求1所述激光膠接點焊方法，其特征在于步驟一中所述的金屬板材為低 碳鋼板材Q195板材，厚度為1. 2mm。
3.根據(jù)權利要求1所述激光膠接點焊方法，其特征在于步驟一中將經(jīng)過除氧化膜和除 銹處理的兩塊金屬板材加熱至50°C。
4.根據(jù)權利要求1所述激光膠接點焊方法，其特征在于步驟二中將兩塊金屬板材的待 連接面上涂上厚度為0. Imm的膠。
5.根據(jù)權利要求1所述激光膠接點焊方法，其特征在于步驟三中所述第一束激光功率 為 400W。
6.根據(jù)權利要求1所述激光膠接點焊方法，其特征在于步驟三中所述第一束激光持續(xù) 時間為0. 8s。
7.根據(jù)權利要求1所述激光膠接點焊方法，其特征在于步驟三中所述第二束激光功率 為 1500W。
8.根據(jù)權利要求1所述激光膠接點焊方法，其特征在于步驟三中所述第二束激光持續(xù) 時間為0. 5s。
全文摘要
激光膠接點焊方法，它涉及一種焊接方法。本發(fā)明解決了激光膠接點焊過程中，由于膠層大量分解產(chǎn)生氣體影響焊接質量的問題。本方法如下將經(jīng)過除氧化膜和除銹處理的兩塊金屬板材加熱、涂膠并搭接，然后分別在兩束激光的條件下輻照，焊接后的金屬板材間的膠層固化后，即完成激光膠接點焊。本發(fā)明方法膠層在焊接過程中有明顯的外排現(xiàn)象，并且在外排的膠層中有氣泡的存在，證明這種方法可以將膠層受熱分解產(chǎn)生的氣體通過膠層排出，減少其對于接頭性能的影響。
文檔編號B23K26/22GK102126086SQ20111000562
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月12日 優(yōu)先權日2011年1月12日
發(fā)明者王銘茂, 陳彥賓, 陶汪, 馬軼男 申請人:哈爾濱工業(yè)大學