CO_2激光拼焊高强度镀锌钢板的工艺研究_刘思昌
汽车车身用高强度镀锌钢板的激光搭接焊工艺研究.
摘要:本文分析了汽车用钢的发展方向,指出高强度镀锌钢板将在汽车车身结构中得到广泛应用。
通过分析双相(DP系列高强度镀锌钢板焊接中存在的问题,指出激光焊接的重要性。
最后,研究了高强度镀锌钢板激光搭接焊的工艺技术。
结果表明,采用双束激光和中间夹层工艺焊接高强度镀锌钢板可以得到良好力学性能的搭接焊缝,其焊接过程平稳、无飞溅且焊缝表面美观。
关键词:汽车车身高强度镀锌钢板激光搭接焊中图分类号:U463.82.06 文献标识码:A汽车车身用高强度镀锌钢板的激光搭接焊工艺研究华中科技大学工程实训中心周世权任方杰赵轶东风汽车有限公司技术中心彭振国1 激光搭接焊工艺因为汽车性能要向低油耗、安全和耐候性方向发展,所以要求汽车减轻自重,提高材料强度,耐大气腐蚀性能要好。
当钢板厚度从1.5 mm减到1.0 mm时,质量减轻15% 30%,因此在当前和今后的很长时间内,汽车生产的发展趋势是减少钢板的厚度,提高钢板的力学性能。
首先,在美国和加拿大于2000年成立专门研究组织“Auto21”,开展汽车轻量化的5年研究计划。
其中,汽车用高强度钢板主要研究DP钢和TRIP钢在汽车车身结构中的应用,包括焊接性和冲压性研究。
钢板厚度减薄到0.7 1.0 mm,为保证良好的耐腐蚀性,这些钢板通常是热镀锌(Hot Dip Galvanized钢板和镀锌热扩散(Galvan annealed钢板。
然而, 镀锌层对焊接性能影响严重,汽车车身生产中常用的电阻焊工艺很难保证其良好的焊接质量,主要问题是锌对铜电极的腐蚀可导致电极过早损坏;焊缝锌蒸发引起金属飞溅可导致焊缝性能不稳定[1]。
通过对对接接头的激光拼焊研究,发现激光焊的热影响区很小,焊缝性能高,焊后冲压不开裂[2]。
因此, 高强度镀锌钢板激光拼焊优先在汽车车门等零件焊接-冲压结构中得到应用[3]。
由于激光拼焊对装配质量要求非常高,所以大多数车身结构仍然采用搭接结构,激光焊接高强度镀锌钢板搭接焊缝时,由于激光的加热速度极高,导致板缝贴合面处的镀锌层快速蒸发,形成几个大气压的压力,一旦上板熔化,高压锌蒸汽就会突然冲出,导致焊缝金属飞溅、气孔等缺陷,焊缝性能下降且外观质量变差。
适于镀锌钢板激光焊接的CO_2激光切割_崔怀洋
适于镀锌钢板激光焊接的CO2激光切割崔怀洋1,2, 陈 铠2, 左铁钏2 (1.北京航空航天大学应用物理系,北京 100083;2.北京工业大学 国家产学研激光中心,北京 100022)摘 要:研究适合于裁焊板生产的板坯切割的技术方案,重点讨论了C O2激光切割。
采用氮气辅助激光切割,氧气辅助激光切割,铣切和普通剪切方法进行了镀锌钢板的切割。
研究表明,氮气辅助C O2激光切割方正度较好,切口质量符合裁焊板拼接间隙小于0.1mm的要求。
激光切割时,由于热影响范围小,镀锌钢板切口边缘镀锌层烧损范围小,整个切缝无宏观残余形变。
氮气辅助C O2激光切割具有切割速度快,质量好的优点,适合于进行裁焊板的板坯切割。
关键词:裁焊板;激光切割;镀锌钢板中图分类号:TG665 文献标识码:A 文章编号:0253-360X(2004)06-107-04崔怀洋0 序 言汽车用裁焊板(T ailored welded blank)生产的第一个步骤就是要裁剪不同规格的钢板,以备拼接和焊接。
国外采用坯板精密剪切工艺[1],这种准备工艺的切割形状及切割质量优良,但精剪设备投资昂贵,国内企业一般很难承受。
激光切割可以得到良好的切口形状和质量[2]。
并提高了设备的使用效率,大大节省了设备投资数额[3]。
文中研究在裁焊板生产中用C O2激光切割取代精密剪切的可行性。
1 激光切割质量的评价虽然在高功率C O2激光切割钢板方面已经积累了相当多的资料,但是从技术和经济的角度,对各种切割方法和切割质量进行比较的资料还不是很多[3]。
为了评估裁焊板板坯的C O2激光切割可行性,需要三方面的知识:(1)切割质量的评价标准;(2)工程设计对切割质量的技术要求;(3)在相同的质量条件下,什么切割方法是最经济可靠的。
各国的切割质量标准和分类不同,实际上,目前各国还没有专门针对激光切割的切割质量标准和分类。
德国制定了热切割加工的质量标准“德国标准DI N 2310”,包含了火焰,等离子体和激光切割的质量分类,它主要依据切口方正度(Squareness)和切口粗收稿日期:2003-07-14糙度(R oughness)来对切割质量进行分类评价。
CO_2激光调Q技术123
开关的实现机制， 在激光谐振腔中插入起偏振片 及作为 Q 开关的电光晶体， 如图 2 所示。 电光调 Q CO2 激光器主要采用 CdTe 电光晶体， 具有脉冲 重复频率高、 可编程、 输出稳定性高等优点， 其先 后经历了直流放电激励、 射频放电激励、 脉冲放电 激励的发展过程
［14 ］
。 电光调 Q CO2 激光器在技
声光调q是在激光谐振腔内放置声光偏转器通常由ge晶体制成利用光的布拉格衍射效应改变腔内损耗的方法实现的具有脉冲重复频率高输出稳定等优点但声光晶体自身属性的局限性也限制了其应用范围例如声光晶体较大的吸收系数使得腔内损耗严重并导致激光器运转困难故国内外关于声光调qco2激光器的报道较少7
第7 卷
第2 期
［7 ］
图1 Fig． 1
机械调 Q 原理示意图
Principle diagram of mechanical Qswitch
国内外对于机械调 Q 技术的研究主要集中 于 20 世纪 60 年代到 90 年代初， 之后则陆续在原 基础上做相关性能优化的工作。 机械调 Q 最直 接的方法是利用同步马达转动腔的一个反射镜或 光闸斩断腔中的光束。1966 年， 由 Kovacs 等人首 先采用转镜技术实现了 Q 开关 CO2 激光器的脉冲 激光 输 出， 获 得 峰 值 功 率 10 kW， 单脉冲能量 mJ 量级， 重复频率达 500 Hz， 脉冲宽度约 300 ns 的激光输出
2014 年 4 月 1531 （ 2014 ） 02019612 文章编号 2095-
中国光学 Chinese Optics
Vol． 7
No． 2
Apr． 2014
CO2 激光调 Q 技术
1， 2 1， * 1 1 1 谢冀江 ， 李殿军 ， 杨贵龙 ， 陈 飞 徐 艳 ，
CO2激光焊接汽车镀锌板的试验研究
Ａｂ ｔａ ｔ ｔ ｐｔｍ ｉｅ ｗｅｄｉ ｇ ｅ ｈｎ ｏ ｉ ａ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｏ ｉ ｚ ｓ ｌ ｎ ｔ ｃ ｏｌ ｇ ｃ ｌ
料 开发 的半 固态 成 形 等［ 。近 年来 ， 轻 超 薄 高 强 １ ］ 超 度 钢板 的品 质 和性 能 大 大 提高 ， 计到 ２ １ ， 预 ０ ０年 其 在 汽 车上 的使 用 率将 超 过 ７ 。从 腐 蚀 电 化 学 原 Ｏ 理 上来看 ， 由于镀 锌 钢板作 为 大范 围的锌 阳极 ， 腐蚀
料 如镁 ／ 合 金 、 料 以及 复合材 料 等 ； 的成 形 方 铝 塑 新
法 主要 有拼 焊板 成 形 、 压 成形 以及 针 对轻 金 属 材 液
关键词 ： 激光 焊 接 ； 接稳 定 性 模 型 ； 艺 参 数 焊 工 优化 ； 陷研 究 缺
中图分 类号 ： Ｇ４ ６ ７ Ｔ ５ ．
气体 的条件 下 ， 激光 深 熔 焊接 能有 效 地 避 免 高 强度
镀 锌钢 热影 响 区（ ＨＡＺ ）的软 化 ， 制 焊缝 气孔及 焊 控 接接 头裂 纹的产 生 。
成 形方 法是 减轻 车 身 质 量 的重 要 方 法 ： 开发 的新 所
型 材料 主要 有高 强度 钢板 、 高强度 钢板 、 金属 材 超 轻
震、 安全 都有 利 。本文 采用 １５ ０Ｗ 连续 Ｃ 激 光 ０ ０
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ｓ ａ ｌ ｌ ｉ ｇ ｐａ ｔ ｒ ｗｅ ｏ ｅ ａ ｏ ａ ｉ ｎ ｏ ｎｃ ｔ ｂ ｅ ｗｅ ｄ ｎ ｔ ｅ ｎ ｏ ｄ ｔ ｖ ｐ ｒ ｔｏ ｆＺｉ ａ ｍｏ ｓ ｕ ｅ ｆ ｉｃ ｎｄ ｉ ｔ ｒ ｏ ｃ ｒ ｕｍｓ ａ ｃ ｓ ｎ ａ ｅ ｗｅ ｄ ｎｇ ｔ ｎ ｅ ｉ ｌ ｓ ｒ ｌｉ ．
新型CO_2焊接方法的研究
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依 靠 电感 增 加 燃 弧 能 量 与减 少 飞 溅 未
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电源的 恒 压 特 性迫 使 熔 滴 上翘 不 利 于
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高密度PCB对CO_2激光吸收率的应用研究
层能够反射激光或其烧蚀临界值远大于基材烧蚀 的专用掩膜 ， 并利用化学蚀刻去除未被掩模盖住的微孔
表面铜箔， 以形成窗 口， 然后再用 Ｃ ０ 激光束去烧蚀曝露的基材 ， 达到内层预置的铜箔形成盲孔或烧穿形成 通孔， 最后再将掩模去除孔壁敷铜形成上、 下电路之间的导通． 具体步骤见图 ２ 可以看出保型掩模法制孔的 ． 步骤较为繁琐 ．
况下， 蒸汽压力高易被电离形成等离子体 ， 且等离
第 ３ 蚀去铜箔 步 第６
子体之间又相互作用 ， 内部热量进一步增加 ， 使 并 向材料内部传递 ， 以扩大孔深和孔径 ， 形成小孔．
因此 ， 光致等离子体间相互作用和铜箔本身对激 光的吸收决定 了打孔的速度．
图 ２ 保型掩模 打孔法示意图
文献标志码 ： Ａ 中图分类号 ： Ｇ ６ Ｔ ６５
电子 产品 的发展趋 势是轻 便 、 价 、 廉 多功 能 ， 使得 电子元 件 内部 的 Ｐ Ｂ板结 构越 来 越 复杂 … 为 了在满 Ｃ １．
足用户需要的情况下降低成本 、 缩小体积 ， 并将众多的元器件集中在有限的空间和面积内， 是高密度 Ｐ Ｂ的 Ｃ 发展趋势 ． 由于要求在 Ｐ Ｂ基板表面加工大量的微细孔用于元器件 固定和导通 电路 ， Ｃ 微细孔的增加必然带 来加工困难 ． 目前 ， 高密度 Ｐ Ｂ上普遍采用激光打孔法替代机械钻削【３． Ｃ ２］ － 激光波长对 Ｐ Ｂ基板材料 的吸收和烧蚀有很大的影响［５ 从图 １ Ｃ ４］ －． 可以看出， 铜箔和绝缘基材对波长小 于 ０３ ｎ的紫外激光有较好的吸收， ．８ ａ ｔ 但是对波长大于 ０ ７ ｎ红外激光只有树脂材料才有较好的吸收． ．８ｔ ａ 由此得 出 ： 于紫外 波长 的 ＵＶ 激光 （ ．５ －０ ３５ １在 Ｐ Ｂ基板微 细 孔上 的加 工 能 力要 强 于红外 波 长 处 ０３ １ ．５ ） Ｃ 的ｃ ２ ｏ 激光 （ ．～１ ． ｔ ）但在实际应用 中， ３ 激光的使用率要高于紫外 ｕ ９４ ０６ａ ． ｎ ０２ Ｖ激光 ， 这得益于 Ｏ 激光 的低成本和高效率 ， 一般 Ｏ ２ ０ 激光的打孔速度是 ｕ Ｖ激光的 ４ ５ ６ － 倍［ ． ］
高功率轴快流CO_2激光器控制系统的研制
高功率轴快流CO_2激光器控制系统的研制
李波;王又青
【期刊名称】《激光技术》
【年(卷),期】2010(034)002
【摘要】为了提高高功率轴快流CO_2激光器的稳定性和智能化程度,以满足激光加工的需要,采用可编程逻辑控制器和尾镜取样功率稳定技术,研制出了以西门子可编程逻辑控制器为核心的高功率轴快流CO_2激光器控制系统,并在4kW轴快流CO_2激光器上进行了实验验证,取得了气压稳定度、功率稳定度、放电波形以及激光模式等实验数据,气压波动小于±50Pa,功率稳定度达到±0.1%,并可实现连续、脉冲、超脉冲放电.结果表明,该套控制系统可以满足高功率轴快流CO_2激光器的控制需求,提高了高功率轴快流CO_2激光器的稳定性和智能化程度.
【总页数】4页(P285-288)
【作者】李波;王又青
【作者单位】华中科技大学,光电子科学与工程学院,武汉,430074;华中科技大学,光电子科学与工程学院,武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】TN248.2
【相关文献】
1.高功率轴快流CO2激光器激励源热沉结构优化设计 [J], 赵恒;李波;胡友友;王炜;王振
2.7kW轴快流CO_2激光器的热平衡分析及换热器设计 [J], 黄鸿雁;王又青;李晴
3.高功率轴快流CO2激光器的数值模拟进展 [J], 李晴;王又青;黄鸿雁
4.国内首台高功率轴快流CO2激光器研制成功 [J],
5.国内首台高功率轴快流CO2激光器研制成功 [J],
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CO_2激光直接成盲孔工艺探讨
３ ９ ． ．
．．
Ｈ ＤＩ 板 Ｈ ＤＩ Ｂ ｏ ｍｚ ｔ
印制 电路信 息 ２ ０ １ ５ Ｎ ｏ６
．
（ ２ ）ＣＯ 激 光钻 孔 的定 化选 择 于膜 开 窗 时制作 的 Ｍａ ｒ ｋ 点 ，其 与内层 图 形存 在 一‘ 定 的 偏 差 ， 故激 光 钻
的接 触 面积 ， 从而使 铜层 容 易击 穿 。 本 次 测 试 采 用 了普通 棕 化 与Ａ Ｔ ０々用 Ｌ ＤＤ棕 化
电子产 品在不断提高整机性 能的同时，也在努
力 缩 小 其 尺 寸 ，随 之 而 来 的 是 印制 电路 板 接 线 数 量 的 提 高 、 点 间 配 线 的 长度 局 部性 缩 短 ，这 些 就 需 要 Ｈ Ｄ Ｉ 板 来 达 成 目标 ，而 盲 孔 的制 作 是Ｈ Ｄ Ｉ 板 的关 键性 技 术之 一 ，其 与 内层 承 接Ｐ Ａ Ｄ的对准 度 以及 电镀 品质 均对 Ｈ Ｄ Ｉ 板 的 信赖 度造 成 重大 影 响 。本文 就盲 孔 制作 探讨 一 种 Ｃ Ｏ ， 激 光直 接 成盲 孔 工艺 ，用 以提升 盲 孔与
一种中厚板激光焊接方法[发明专利]
![一种中厚板激光焊接方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d9950036cd1755270722192e453610661ed95acf.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811611672.0(22)申请日 2018.12.27(71)申请人 长沙理工大学地址 410114 湖南省长沙市（天心区）万家丽南路2段960号汽机学院(72)发明人 戴家辉 张明军 刘子奇 张远康 (51)Int.Cl.B23K 26/24(2014.01)B23K 26/60(2014.01)B23K 103/04(2006.01)(54)发明名称一种中厚板激光焊接方法(57)摘要本发明的技术方案是提供一种中厚板材激光焊接方法，其特征在于：步骤1：提供第一母材和第二母材；步骤2：提供焊接用熔渣板；步骤3：将第一母材和第二母材准确对接；步骤4：熔渣板置于第一母材和第二母材正下方，并于第一母材和第二母材紧密贴合；步骤5：激光焊接头聚焦形成的高功率激光束辐照在第一母材和第二母材上表面，实现第一母材、第二母材和熔渣板熔透焊接；步骤6：采用机械加工方法去除熔渣板；步骤7：采用机械加工方法去除第一母材和第二母材底部焊缝。
在本发明中，通过在第一母材和第二母材底部设置熔渣板，激光焊接时熔渣板中高熔点表面张力系数大的氧化物吸附在底部熔池表面，大大增大了底部熔池的表面张力，有效促进了激光焊接熔池受力平衡，进而抑制了中厚板激光焊接过程中塌陷和根漏等缺陷的形成。
权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 109332897 A 2019.02.15C N 109332897A1.一种中厚板材激光焊接方法，其特征在于：步骤1：提供第一母材和第二母材；步骤2：提供焊接用熔渣板；步骤3：将第一母材和第二母材准确对接；步骤4：熔渣板置于第一母材和第二母材正下方，并于第一母材和第二母材紧密贴合；步骤5：激光焊接头聚焦形成的高功率激光束辐照在第一母材和第二母材上表面，实现第一母材、第二母材和熔渣板熔透焊接；步骤6：采用机械加工方法去除熔渣板；步骤7：采用机械加工方法去除第一母材和第二母材底部焊缝。
大功率CO2激光焊机焊接技术的研究与应用
从焊 接 的工艺 过程 来看 ，激 光 的焊 接质 量 与小 孔效 应 的形成 和焊接 过程 等离 子体 作用 有关 ，经过 进一 步研究 发
现激 光焊 接质 量 与焊接 原料 、激 光工 艺参 数 和激 光光束 特
阶次越 高 ， 激光 束 的能 量分 布越 发散 ， 接质 量变 差 。具 有 焊 不 同光束 聚 焦 特征 参 数值 Ｋ 的激 光 束 对 激光 焊 接 质量 的 ｆ 影 响 ， 图 ２所 示 ， 束 的 Ｋ 值越 大 ， 量 就越 差 ， 如 光 ｆ 质 焊缝 的 深 宽 比就 越小 。材 料形 成小 孔 的功率 密度 不 只与 平均 功率 密度 有关 ， 而主要 取决 于最 大功 率 密度 ， 这与 横截 面能量 分
角。 由于 聚焦光 束 的发散 角都 比较 大 ， 光斑 尺 寸在 焦点 附近 的变化 比较 大 ，这样 不 同 的焦 点位置 将使 作 用在 材料 表 面 的激光 功率 密度 变化很 大 ， 从而 对焊缝 的影 响就 很大 。 图 如
３所 示 为不 同焦点 位 置焊 接 时对 焊 缝形 状 的影 响 。规 定 焦 点 位置 在工 件表 面 以下为 负离 焦 ， 工件 表面 以上 为 正离 焦 ， 可 以看 出 当焦 点 为 负离 焦 １２ － ｍｍ时 ， 接 效 果 最好 ， 离 焊 负 焦 比正 离焦 的焊 接效 果好 。如 图 ４所 示 为不 同聚 焦 长度 的 反射 镜进 行 的激 光焊 接对 焊缝 形 状 的影 响 。可 以看 出焦 点 负 离焦 １ ｍｍ左 右 可获 得最 大 的焊缝 熔 深 ， 焊接 时 负离 焦 比 正 离焦 更易 获得 较 深 的熔 深 。通 过分 析 光束 聚焦 特征 对 激 光 焊接 的“ 孔 效应 ” 小 的影 响 ， 得 出最 佳 聚 焦 位置 位 于 负 可 离焦 １ ／ ３焊接深 度处 。在激 光光 束 质量不 是特 别好 时 ， 点 焦 位 置 的变化将 引起焊 缝 的突 变现 象 ，这是 由于焦 点位 置 变
高强镀锌钢的CO2激光焊接研究
在实际加工中，由于各个方面的因索和工艺参数的匹配 不当， 造成焊接表面变形和焊缝质量、精度受到很大的影响， 无法满足实际的加工要求 。本文采用 Ｐ Ｃ ５ｏ Ｊ Ｈ —ｌｏ 折叠式准 封离型连续 Ｃ Ｏ 激光器对 １５ ｍ厚高强钢板进行了深熔焊接 ．ｍ
激光束辐射条件下， 激光束聚焦在一个很小的面积上， 见图 １ 。 激光深熔焊接 的本质特征就是存在着小孔 （ ｅ ｈｌ） Ｋｙ— ｏ 效 ｅ 应 Ｊ 。根据试验用激光器的光束发散角（ 半角） ｄ及聚焦元件
这种工艺。深熔焊的焊接热循环与传统焊接方法有所不同， Ｈ Ｚ的温度梯度大。 Ａ 高温停留时 间短， Ａ Ｈ Ｚ的峰值 温度可达
要的作用。激光焊接工艺具有许多其它焊接方法所无法 比拟 ２０￣ 。细晶钢 Ｃ ００Ｃ Ｏ 激光焊距焊缝 中心 ０７ ｍ处的峰值温度 ．ｍ 的优越性，如光束易于控制 、焊接接头成形好、焊缝深宽比 为 ９８ ， ６ ℃ 最大加热速 度 ９ＯＯ ｓ峰值 温度为 ５０ 的平均 ＯＯ℃／ ， ｏ℃ 大、热影响区狭窄、可在大气压下焊接、无须填充材料、焊 接过程的 自 动化程度和可靠性高等，具有优良的性能价格比， 在机械工业中无论是车身组装，还是汽车零部件的生产，特 别是在汽车零部件的连续生产线中，激光焊获得了广泛的应
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CO_2激光直接钻孔工艺的前后处理
CO2激光直接钻孔工艺的前后处理Paper Code: A-126中村幸子 池尻篤泰 前田幸弘美格股份有限公司摘 要 近几年，电子产品朝轻，薄，短，小化迅速发展，印制线路板也随着这股潮流朝向高密度封装方向发展。
尤其是积层板总数的增加和导通孔以及连接盘的小径化也日益显著。
对于积层线路板而言，用来加工层间连接的盲通孔（BVH）的激光方法取决于导激光和UV-Yag激光两种。
导通孔径为60 μm以上时，通孔和连接盘径。
激光器分为CO2激光加工。
由于铜在CO2激光的波长（9.3 μm～10.3 μm）领域中的吸收则一般用CO2比很低，因此“保形法”（在表面铜箔上，蚀刻出需要的加工孔径（开铜窗），再以激光打掉树脂）成为了现在的主流。
然而，由于保形法需要蚀刻开铜窗，因此增加了形成图形的工序，而且导通孔的定位取决于下层的定位标记，容易发生错位。
随着积层板层数的增加，导通孔和连接盘的小径化发展，越来越需要提高加工速度和定位精度。
因此，同时对铜和树脂进行加工的“直接钻孔法”开始被关注。
直接钻孔法是根据格柏数据进行导通孔的定位，因此，即使导通孔/连接盘径越趋小型化，也不会发生错位，是一种能够推进多层化，高密度化的先端技术。
本文讲述了以直接钻孔法形成高可靠度导通孔时所需的技术和药品。
关键词 印制电路板；二氧化碳中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1009-0096（2010）增刊-0446-07direct laser pre and post treatmentCO2Sachiko NAKAMURA Shigehiro IKEJIRI Yukihiro MAEDA Abstract As for frivolous short and small conversion of the electronic equipment in recent years there are not stopping to develop, the densifi cation of PCB is advanced more than more. Needless to say about high-multi-layer of PCB, but especially the number of increasing of Build-up PCB and reducing the diameter of via and land. For the point of Build-up PCB, the laser process method that is used to form the blind via hole that connect between layers is changing due to reducing the diameter of via and land.There is 2 types of laser equipment, CO² laser and UV-Yag laser, Co² laser is used more for the via of more than 60μm. “Conformal method” is main way to process only resin by dissolution the copper beforehand where via hales will be made. However, conformal method needs extra effort to pattern formation in order to fuse the copper on the place to be irradiated with laser, and it happens the displacement due to be based on the alignment mark on lower-layer to via-positioning. It is very obvious to need the accuracy improvement of positioning and process efficient. Therefore, “Direct Method” which can process copper and resin simultaneously is brought the attention. It will be no displacement even advancing to reduce the diameter of via/ land it will be the redemption of promoting the multi-layer and high-density.By focusing to Direct method concerning to via formation process, I would like to describe here about the technology and solution that are necessary to make reliability viaKey words PCB; CO21 前言近几年，电子产品正向轻薄短小化方向发展，这些电子产品所使用的印制线路板也伴随着这股潮流朝向高密度方向迅速发展。
车用镀锌钢板光纤激光拼焊工艺研究
车用镀锌钢板光纤激光拼焊工艺研究摘要：激光拼焊技术因其多方面的优势，受到科学家与汽车企业的青睐。
利用激光拼焊技术，不同材质、不同厚度，甚至不同涂层的板材均可以焊接在一起，形成理想的焊缝。
然后，对拼焊好的板材进行冲压成形，可以直接应用在汽车上制造。
在汽车车身与零部件的生产中应用激光拼焊技术，既可以实现同等强度，又可以减轻汽车重量，同时，可以减少材料消耗和加工工序，在很大程度上提高企业生产效率，降低汽车的生产成本。
此外，与电阻点焊和电弧焊相比，激光焊接的优点在于单位热输入量少、热变形小、焊缝深宽比大、焊接速度高、焊缝强度普遍高于母材、镀层锌的损耗低。
焊缝凹陷是激光拼焊时常见的缺陷之一。
激光拼焊焊缝的凹陷与激光功率密度、焊接速度有很大关系，但是被焊接件的配合间隙是更为主要的影响因素。
激光光斑尺寸很小，如果要同时落在两块板材的边缘处，就会由于过大的间隙将导致漏光及金属熔化量不足, 造成焊缝表面凹陷，严重降低抗拉强度。
因此，即使进行了精确装配，随着焊接的进行，拼焊的间隙也会逐渐加大，对焊接质量造成影响。
本文通过正交试验，对镀锌钢板进行激光拼焊，研究零拼焊间隙下焊接功率与焊接速度等因素对激光拼焊的影响，以及拼焊间隙对焊接质量的影响。
关键词：激光技术；镀锌钢板；拼焊板；光纤激光焊接；间隙前言：镀锌拼焊板的应用，不仅可以提升汽车的防腐性能，而且可以在保持同等强度的条件下，减轻车体重量。
激光焊接与其他焊接工艺相比，有焊缝窄、强度高、热影响区小等优点。
但是，拼焊间隙会造成焊缝表面凹陷，焊缝强度不够。
通过光纤激光拼焊，在获得较好的侧吹保护气体参数后，以正交实验的方式研究激光功率与焊接速度对焊缝成形的影响。
通过宏观金相实验、拉伸实验与杯突实验等检测手段，对焊缝的形貌、力学性能与冲压成形性能进行检测。
确定激光功率为3 kW，焊接速度为4 m/min是最佳工艺参数。
在最佳工艺参数基础上，研究拼焊间隙大小对焊缝成形的影响。
结果表明，当间隙不超过0.15 mm(约为板厚的 11.1%)时，可以获得良好的焊缝。
镀锌钢板的CO_2激光焊焊接性_崔怀洋
镀锌钢板的CO 2激光焊焊接性崔怀洋1,2, 陈 铠2, 左铁钏2 (1.北京航空航天大学应用物理系,北京 100083;2.北京工业大学 国家产学研激光中心,北京 100022)摘 要:以裁焊板工业生产为背景,对汽车用镀锌钢板的CO 2激光切割板坯的CO 2激光焊焊接性进行了试验研究。
对于不等厚和等厚的镀锌板拼接进行CO 2激光焊接,在激光功率4000W 时其焊接速度可达0.1m/s 。
对镀锌钢板激光切口拼接的激光焊接与铣口拼接的激光焊接的焊缝形貌和硬度进行了比较,它们产生的焊缝宽度在0.5～1.0mm 范围,激光焊缝最大硬度比母材硬度高出1～1.5倍,激光焊接对激光切口拼接与铣口拼接两者都可获得等同的宏观焊接质量。
关键词:裁焊板;激光焊接;镀锌钢板中图分类号:TG 665 文献标识码:A 文章编号:0253-360X (2004)04-115-04崔怀洋0 序 言近年来,国外广泛使用了裁焊板(Tailored weld 2ed blank )以降低汽车制造成本。
裁焊板是几种不同强度、厚度和镀层的钢板焊接在一起构成一块平板,它被用来冲压成一个完整的汽车部件[1～4]。
图1为采用裁焊板制造的几种典型的汽车部件,它们结构复杂,板厚不等,是厚度0.8～1.8mm 的大块薄板,加工过程中需要用专门设计的高精度装夹具。
在裁焊板生产中,一些工厂的生产方法为,镀锌钢板由精密剪床裁剪后,再拼接,由压滚焊焊接成裁焊板[1]。
也有采用激光焊接取代压滚焊[1,5]。
激光焊接具有许多优点,它具有的狭窄焊缝使得镀锌钢板的防腐蚀性和深冲性能几乎不受焊接影响[5]。
现在的激光加工系统具有较好的激光光束质量,它往往即可进行高质量的金属焊接又可进行高质量的金属切割。
因此,作者采用激光切割取代裁焊板生产中的精密剪切和激光焊接取代压滚焊的技术方案,以裁焊板生产为背景,对汽车用镀锌钢板的CO 2激光切割板坯的CO 2激光焊焊接性进行了试验研究。
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(2) 保护气体的吹气方式： 保护气体的吹气方 式分侧吹和同轴吹两种。 同轴吹气能使保护气体更 直接地到达焊缝表面，将空气排开，使焊缝完全处于 保护气的保护之中，避免氧化。侧吹气的主要目的是 去除焊接过程中因高温产生的等离子体， 以免其影 响激光能量到达材料表面。 为此本试验中同时采用 同轴吹与侧吹两种方式， 即将按照一定比例混合的 氦气氩气分成两路分别通到焊接头上的轴吹与侧吹 接口处。
2.2 激光输出功率 激光器功率指激光器单位时间内输出的能量，
输出功率越大， 焊缝处吸收的能量就越多， 熔化越 快，焊接效率越高。 但在焊接速度、板厚确定的情况 下，激光器输出功率过高，工件会气化，焊缝处母材 材料的减少会造成焊缝的凹陷； 激光器输出功率越 大，熔宽越大，造成拼焊后的焊缝不美观，增加了后
焊接速度的选择主要取决于两个方面： 一是焊 接效率，二是焊接质量。 在一定的焊接速度范围内， 速度越大，焊接效率越高。 从焊接质量方面考虑，提 高焊接速度，在激光输出功率不变的情况下，到达材 料表面的热输入量下降，虽然能够稳定激光小孔，但 是焊缝熔深会减小，而且焊接速度过大，熔滴过度不 稳定，容易引起熔池的不稳定；降低焊接速度可加大 熔深，但焊接速度过低，熔深不会增加，反而使熔宽 增大，而且将会使焊接过程不稳定容易造成飞溅。在 焊接速度低到一定程度后，热输入增加，熔化金属越 来越多， 当金属蒸汽所产生的反冲压力不足以维持 小孔的存在时，小孔不仅不会加深，甚至会崩溃，因 而熔深不会增大[4-5]。 所以对一定激光功率和一定厚 度的某特定材料都有一个合适的焊接速度范围，并 在其中相应速度值时可获得最大熔深。试验发现，当 焊接速度为 2 m/min 时，焊接质量良好。 图 3 为不同 焊接速度下的杯突试验图片。 焊接速度为 2 m/min 时，裂痕出现在母材，焊缝强度远大于母材。 图 4 为 焊接速度对杯突值的影响。
Abstract：The spell welding process on high strength galvanized steel sheet was studied by number controlled CO2 laser welding machine, the effects of welding parameters on the welding quality which include laser beam defocusing, laser power, welding speed, shielding gas and nozzle height were studied. The results indicate that the strength of welded joint is higher than that of parent metal when the defocusing length is -1 mm, laser power is 3.8 kW, welding speed is 2 m/min, nozzle height is 6 mm and the flow of helium and argon is 40 L/min and 15 L/min.
37
Hot Working Technology 2013, Vol.42 , No. 15
锌等离子体的形成， 同时也在一定程度上对抑制铁 的等离子体形成具有良好的效果。 对高强度镀锌钢 板 ，板 厚 2～4 mm，镀 锌 层 厚 度 约 25～40 μm，锌 含 量约 1%左右，应用侧吹保护气体的方法后 ，锌对激 光焊接的影已降低到很弱的程度， 气孔得到了明显 的控制。通过试验得到，当氦气与氩气的流量分别为 40 与 15 L/min 时焊缝质量良好。 2.4 焊接速度
14
13
杯突量 / mm
12
11
10
9
8-6 -4 -2 0
2
4
6
离焦量 / mm
图 2 离焦量对杯突值的影响
Fig.2 Effect of defocusing amount on cupping value
面工序的成本； 激光器输出功率越大， 熔池也会变 大，在冷却不及时的情况下，熔池易被氧化，造成焊 缝强度的下降，产生废品。而激光器输出功率不足时 会造成焊缝处板材焊不透的状况， 焊缝强度严重不 足。 一般情况下， 激光器输出功率与板材厚度成正 比。在提高焊接效率的原则上，通过焊接试验发现激 光器输出功率为 3.8 kW 时，焊接效果良好。 2.3 辅助气体
本文在做了大量试验的基础上， 给出了一种高
收 稿 日 期 :2013-01-18 作者简介:刘思昌(1986- ),男,山东菏泽人,硕士,主要研究方向:激光加工
工艺;电话:18796025312;E-mail:liusichang@
强度镀锌钢板的激光拼焊工艺， 目的在于推进拼焊 板在汽车制造中的应用。
2 为离焦量对杯突值的影响， 可见离焦量为 -1 mm
时ห้องสมุดไป่ตู้突值最大。
(a) -5 mm
(b) -3 mm
(c) -1 mm
(d) +3 mm
图 1 不同离焦量下的杯突试验图片 Fig.1 Photograph of cup drawing experiment in different defocusing amount
(a) 1 m/min
(b) 2 m/min
(c) 2.5 m/min
杯突量 / mm
13 12 11 10
9 8 7 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
焊接速度 / (m·min-1) 图 4 焊接速度对杯突值的影响 Fig.4 Effect of welding speed on cupping value
2 试验结果及分析
采用高功率激光器进行板材的焊接， 影响焊接
工艺的主要参数有离焦量、 激光输出功率、 焊接速
度、辅助气体、喷嘴高度。
2.1 离焦量
离焦量的大小影响材料表面融化斑点的直径及
熔池的径深比。虽然正负离焦量大小相等时，工件上
表面的功率密度相等， 但一般来说负离焦时工件内
部的功率密度大于表面处， 焦点处的能量密度完全 用于熔化母材，这样可以获得更大的熔深[3]。 离焦量
于母材。
关键词：激光拼焊；镀锌板；离焦量；焊接速度
中 图 分 类 号 ：TG456.6
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1001-3814(2013)15-0036-03
Study on CO2 Laser Spell Welding Process of High Strength Galvanized Steel Sheet
越小，喷嘴底端与工件的上表面离得就越近，保护气
因流动路径的缩短而力度增加， 不仅有利于等离子
体的去除，而且节省了保护气体的用量。为了增加熔
深， 提高焊缝的强度， 一般激光焊接都采用负离焦
量。 本文在做了大量试验的基础上， 得出拼焊此镀
锌钢板的最优离焦量为 -1 mm， 即焦点位于薄件钢 板表面以下 1 mm。 图 1 为不同离焦量下的杯突试验 图片，可看出当离焦量为 -1 mm 时母材出现裂痕。图
Key words：laser spell welding; galvanized steel sheet; defocusing amount; welding speed
“轻量化”和“安全性”是汽车产业界近年来发展 的方向。 在围绕汽车车门等覆盖件与悬挂件进行轻 量化的研究中， 采用新材料以及先进的制造工艺技 术是减轻车身重量的重要措施。 高强度镀锌钢板因 价格低廉、性能优越、能利用现有的汽车生产线进行 生产等特点， 目前已成为汽车工业的主要用材。 在 汽车制造中采用高强度镀锌钢板不仅可以减轻车身 的重量，而且可加强车身零件局部抗腐蚀能力、提高 强度和刚度。 另一方面， 激光焊接的车身由于整体 性好、减重、减震、安全等特点，已逐步用于汽车工 业 。 [1-2] 为此，激光 拼焊高强度 镀锌钢板的 工艺研究 对汽车在“轻量化”和“安全性”方向的发展有重要的 推进作用。
摘 要：采用数控 CO2 激光焊接机对高强度镀锌板的拼焊工艺进行了研究，主要研究了离焦量、激光器输出功率、 焊接速度、辅助气体和喷嘴高度等工艺参数对焊接质量的影响。 实验表明，选 择 离 焦 量 为 -1 mm、激 光 输 出 功 率 为 3.8
kW、焊接速度为 2 m/min、喷 嘴 高 度 为 6 mm、氦 气 与 氩 气 的 流 量 分 别 为 40 和 15 L/min 时 ，焊 缝 质 量 良 好 ，强 度 远 远 大
是喷嘴高度对焊缝的保护方面， 二是喷嘴高度对熔 深熔宽的影响[6]。 喷嘴高度过小时，金属飞溅易造成 聚焦镜的污 染，试验发现 ，当喷 嘴 高 度 为 6 mm 时 ， 焊缝熔深达到最大，焊缝表面平滑，喷嘴高度再增大 时，保护气到达材料表面的力度变小，对焊缝的保护 效果减弱，焊缝氧化严重，焊缝强度下降。
Hot Working Technology 2013, Vol.42 , No. 15
CO2 激光拼焊高强度镀锌钢板的工艺研究
刘思昌 1， 罗敬文 2， 张永康 3， 王文政 1 (1.江苏大学 机械工程学院，江苏 镇江 212013；2.上 海 团 结 普 瑞 玛 激 光 设 备 有 限 公 司 ，上 海 201111；3.东 南 大 学 机 械 工 程学院，江苏 南京 211189)
焊后采用杯突试验作为检测方法， 将杯突值作 为 焊缝合格的 检测依据 。 试验所用钢 球 直 径 为 20