專利名稱：中空薄殼鋁合金活塞體密封的激光焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光焊接方法，特別是一種用于汽車空調(diào)機的中空薄殼鋁合金活塞體密封的激光焊接方法。
背景技術(shù)：
鋁合金活塞是汽車空調(diào)壓縮機中的一個關(guān)鍵部件，它通過采用空心結(jié)構(gòu)減輕運動慣量。使壓縮機具有低噪音、低能耗、高轉(zhuǎn)速和控制性能好的特點，從而迅速占領(lǐng)汽車市場。
空心鋁合金活塞是一個由鋁合金蓋和一個一端開口的中空圓筒形殼體焊接組成，見圖1，要求焊接處強度牢、焊縫無氣孔。一般采用電子束焊接或激光焊接。
由于鋁合金表面對紅外激光具有高達97％以上的反射率，而且鋁自身的高導(dǎo)熱性，因此對鋁的焊接十分困難，再加上在激光焊接活塞的過程中，在焊縫處的加熱使活塞內(nèi)部的氣體的壓力迅速升高導(dǎo)致在焊縫一周接口時，活塞內(nèi)的氣壓大于大氣壓，氣體沖出，形成一個小洞，造成活塞報廢。對此，也有采用二次激光焊接的，第一次用低功率激光對焊縫實施封焊，冷卻后再用高功率激光進行深熔焊，該方法能提高成品率，但二次激光焊接的效率低，成本高，并且對鋁材有過燒現(xiàn)象，拉力強度大大減弱。采用真空激光束焊，需要將工件置于真空室，再把激光束引入置于真空室中的工件上，焊接時須有抽氣、放氣過程，速度太慢，工效太低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種中空薄殼鋁合金活塞體密封的激光焊接方法。該方法應(yīng)具有真空封焊的焊接性能，又具有大氣下深熔焊、方便快捷的特點，降低焊接廢品率，提高了生產(chǎn)效率。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種中空薄殼鋁合金活塞體密封的激光焊接方法，其特點是該方法包括下列步驟①將構(gòu)成中空薄殼鋁合金活塞體的構(gòu)件活塞蓋和一端開口的中空圓筒形殼體進行清潔處理；②將所述的活塞蓋的凸出的圓周邊壓配到所述的中空圓筒形殼體的開口中，形成活塞組配體；③將所述的活塞組配體置于真空加熱箱中，加熱烘烤，抽真空，排除所述的活塞組配體內(nèi)的氣體，形成負(fù)壓態(tài)活塞組配體；④從真空加熱箱中取出負(fù)壓態(tài)活塞組配體置于一臺激光焊接機上，在大氣中，對處于負(fù)壓狀態(tài)下的活塞組配體的活塞蓋與中空圓筒形殼體的結(jié)合部位迅速進行激光焊接，實現(xiàn)活塞體的密封。
所述的清潔處理，要求達到去油污，無水跡。
所述的活塞組配體的活塞蓋的凸出的圓周邊和中空圓筒形殼體的開口之間為過盈配合。
所述的在激光焊接時，采用氬氣保護焊接面。
所述的激光焊接機采用高功率低階模激光束進行焊接。
本發(fā)明的技術(shù)效果主要是由于采取以下五項技術(shù)措施實現(xiàn)的1、一個空心鋁合金活塞是由一個鋁合金活塞蓋和一個一端開口的中空圓筒形殼體配合組成。且活塞蓋的焊接面與中空圓筒形殼體的焊接面緊密連接，焊接的激光束能沿該結(jié)合面聚焦到蓋和殼體的焊接表面上。
2、活塞蓋和中空圓筒形殼體進行清洗，實現(xiàn)無油污和無水跡。
3、通過壓機的壓力將活塞蓋壓入中空圓筒形殼體的開口中，過盈配合，使蓋和殼體的圓周面互相緊密連接，作為焊接表面。若活塞很輕松放入殼體內(nèi)，需要踢除。
4、將壓配后的活塞組配體放入帶加熱功能的真空室內(nèi)抽真空并進行烘烤。由于活塞蓋與殼體之間是機械緊配合，活塞組合體內(nèi)的空氣會慢慢向外滲透，最終達到真空狀態(tài)。
5、將活塞組合件從真空室中取出，立即置于激光焊接機上，將激光束聚焦到活塞的蓋與殼體表面焊縫上進行焊接，由于活塞蓋與殼體的過盈配合，大氣通過焊縫滲入活塞腔體內(nèi)有幾分鐘時間，因此在激光焊接時，活塞腔體內(nèi)處于負(fù)壓狀態(tài)，焊縫一周接口時不會發(fā)生腔內(nèi)氣體向外沖出現(xiàn)象。
總體說來，經(jīng)實驗證明，本發(fā)明方法具有真空封焊的焊接性能，又具有大氣下深熔焊、方便快捷的特點，降低焊接廢品率，提高了生產(chǎn)效率。


圖1是本發(fā)明毛坯活塞蓋和中空圓筒形殼體壓配一起的活塞組配體示意2是激光焊縫的剖面3是焊縫放大剖面圖具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范圍。
采用空心活塞目的減輕活塞運動慣量，因此活塞壁應(yīng)在強度保證下盡可能薄，但是壁太薄，焊接強度受到影響，焊縫容易拉斷。因此要求中空圓筒形殼體2的開口處壁放厚，見圖2，殼體開口處有一段收口，收口壁厚取決于激光焊縫熔深的拉力強度?；钊w1的一凸出臺階與殼體的開口孔徑(22)應(yīng)過盈配合，通過壓力把活塞蓋1壓配到中空圓筒形殼體2中，使中空圓筒形殼體2與活塞蓋1的結(jié)合面貼緊。
本發(fā)明方法一個實施例是用于汽車空調(diào)壓縮機的空心鋁合金活塞體密封的激光焊接方法，包括下列步驟
①將構(gòu)成中空薄殼鋁合金活塞體的構(gòu)件活塞蓋1和一端開口的中空圓筒形殼體2進行清潔處理，達到去油污，無水跡；②將所述的活塞蓋1的凸出的圓周邊12壓配到所述的中空圓筒形殼體2的開口21中，形成過盈配合的活塞組配體；③將所述的活塞組配體置于真空加熱箱中，加熱烘烤，抽真空烘烤1小時，排除所述的活塞組配體內(nèi)的氣體，形成負(fù)壓態(tài)活塞組配體；④從真空加熱箱中取出負(fù)壓態(tài)活塞組配體置于一臺激光焊接機上，見圖3所示，在大氣中，采用氬氣保護焊接面，對負(fù)壓狀態(tài)下的活塞組配體的活塞蓋1與中空圓筒形殼體2的結(jié)合部位采用高功率低階模激光束迅速進行激光焊接，實現(xiàn)活塞體的密封。
實施例采用了3000W低階模激光器。激光束通過聚焦鏡M到活塞組配體的焊縫處，旋轉(zhuǎn)活塞并完成了活塞的激光焊接。注意為了防止鋁合金焊接時對激光束反射光反饋到激光器內(nèi)，影響激光器的輸出光束質(zhì)量及放電。要求激光入射光束方向略偏離中空圓筒形殼體2的軸線的垂直方向，見圖3。
要保證激光焊接的表面質(zhì)量，保護氣體是很重要的，本實施例采用Ar氣保護焊接面。
采用本發(fā)明焊接空調(diào)壓縮機鋁合金活塞，經(jīng)實驗測試表明焊縫熔深＞2.3mm，拉脫力＞22KN，疲勞強度測試≥100萬次，廢品率控制在1％(100萬件)，可批量生產(chǎn)。
本發(fā)明方法不限制如此，很明顯，對任何中空薄殼金屬密封體的焊接都實用，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種中空薄殼鋁合金活塞體密封的激光焊接方法，其特征在于該方法包括下列步驟①將構(gòu)成中空薄殼鋁合金活塞體的構(gòu)件活塞蓋(1)和一端開口的中空圓筒形殼體(2)進行清潔處理；②將所述的活塞蓋(1)的凸出的圓周邊(12)壓配到所述的中空圓筒形殼體(2)的開口(21)中，形成活塞組配體；③將所述的活塞組配體置于真空加熱箱中，加熱烘烤，抽真空，排除所述的活塞組配體內(nèi)的氣體，形成負(fù)壓態(tài)活塞組配體；④從真空加熱箱中取出負(fù)壓態(tài)活塞組配體置于一臺激光焊接機上，在大氣中，對負(fù)壓狀態(tài)下的活塞組配體的活塞蓋(1)與中空圓筒形殼體(2)的結(jié)合部位迅速進行激光焊接，實現(xiàn)活塞體的密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于所述的清潔處理，要求達到去油污，無水跡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于所述的活塞組配體的活塞蓋(1)的凸出的圓周邊(12)和中空圓筒形殼體(2)的開口(21)之間為過盈配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于所述的在激光焊接時，采用氬氣保護焊接面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的激光焊接方法，其特征在于所述的激光焊接機采用高功率低階模激光束進行焊接。
全文摘要
一種用于中空薄殼鋁合金活塞體密封的激光焊接方法，將一鋁合金活塞蓋壓配到一端開口的中空園筒形鋁合金殼體上，置于真空室中加熱烘烤，抽真空排出殼體內(nèi)的大氣，隨即取出在大氣中，對負(fù)壓狀況下的蓋和殼體結(jié)合部實施激光束焊接，達到封閉空心活塞。本發(fā)明方法具有真空封焊的焊接性能，又具有大氣下深熔焊、方便快捷的特點，降低了焊接廢品率，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號B23K26/42GK101015881SQ20071003786
公開日2007年8月15日 申請日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月7日
發(fā)明者沈華勤, 歸振興, 錢紅斌, 吳德民, 朱佩玲 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所