本发明属于异种材料激光焊接，特别涉及一种钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接装置及方法。
背景技术：
1、随着汽车产业的快速发展，以及新能源汽车的兴起，汽车轻量化以及车身材料多元化已经成为了汽车行业发展的新趋势。为了降低车身重量，密度较低、热稳定性能好、成形性和耐腐蚀性能优异的6061铝合金是车身覆盖件的首选材料，而车身大部分用于支撑、防撞等部位依旧需选用强度更高的材料。先进高强度钢中的trip800钢由于其特殊的混合铁素体-奥氏体组织及形态，使具有强度高、塑性好、能量吸收能力优越等特点，因此适合用于车身结构件。由此可见，高强钢和轻质铝的混合使用可以在实现轻量化的同时兼顾安全性，而钢/铝合金混合接头的稳定性则是影响其应用的关键因素。当前trip高强钢和铝合金钢异种材料连接常用的方法包括mig电弧钎焊、电阻点焊、搅拌摩擦焊等，但这几种焊接方式存在焊接飞溅多，变形大，晶粒组织粗大，热影响区宽，操作复杂，外观不够美观等问题。
2、激光焊接技术具有能量密度高，冷却速度快，热输入量较小，深宽比大，热影响区范围小和焊接变形小等特点，较好的减少了上述焊接方法出现的问题。此外，激光焊接技术还具有易于操作，自动化程度高，精密程度高以及由于不属于接触式焊接，激光焊接机器耗损及变形可降至最低等特点。但使用常规的直线激光焊接方法连接trip高强钢和6061铝合金后，还存在焊后残余应力在焊缝上大量堆积的问题，使得焊接接头的拉剪性能难以满足实际工件工况需求。同时trip高强钢/6061铝合金通过直线激光焊接法得到是细长的钉状焊缝，trip高强钢/6061铝合金焊接接头中的钢铝铺展面积有限，细长的钉状焊缝使得接头的力学性能无法得到大幅度提升，从而限制了trip高强钢/6061铝合金激光焊接接头的力学性能。
3、此外，由于钢/铝之间由于熔点、导热率和热膨胀系数等热物理性能差异巨大，焊接时常常出现如裂纹、气孔等缺陷以及熔合困难等问题，同时接头中会产生大量fe-al金属间化合物(imcs)。imcs相的形成主要取决于吉布斯自由能，具有低吉布斯自由能的fe2al5相在界面处首先形成，因此容易得到较厚的fe2al5相。当富铝imcs较厚时，会显著降低焊接接头的塑性和延性，使得接头更容易开裂，所以抑制fe2al5和feal3等脆性相的厚度，是提高焊接接头力学性能的关键。为抑制feal2、fe2al5和feal3等富铝相的生成，常用的方式为在钢铝夹层之间放置金属箔片或者预置粉末，通过加入其他元素达到抑制富铝相的形成，从而达到提高钢铝焊接接头力学性能的目的。在钢铝之间放置金属箔片会使得钢-金属箔片-铝合金三者之间相互反应，不同的金属箔片和钢、铝可能会形成其他脆性化合物，从而无法大幅度提高钢铝激光焊接接头的力学性能。此外，在钢铝之间添加金属箔片还需考虑其导热性能对焊缝成型的影响，以及非焊接区域的多余金属箔片的浪费。而在钢铝之间放置粉末则会出现粉末放置不均匀、钢铝之间存在间隙等问题。这些问题的存在使得利用第三方元素改善激光焊接接头力学性能的同时，大大增加了激光焊接过程的复杂程度，同时在工艺流程的增加并不利于钢铝激光焊接在实际工业生产的应用。因此，在提高钢铝激光焊接接头力学性能的同时简化焊接工艺以适应自动化工业生产在实际生产中具有极其重要的实际意义。
技术实现思路
1、本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供了一种钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接方法，其能够简化焊接钢板和铝合金板的焊接工艺，并且提高焊接接头的力学性能。
2、本发明还提供了一种钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接装置，其能够保证送粉位置的稳定性和送粉的均匀性，进一步提高焊接接头的力学性能。
3、本发明提供的技术方案为：
4、一种钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接方法，包括：
5、惰性气体送粉装置，其具有粉末放置罐，用于放置待输送的纳米粉末；
6、惰性气瓶，其与所述惰性气体送粉装置连通，用于盛装惰性气体；
7、激光焊接器，其用于发射激光束；所述激光焊接器的激光头安装在机器人手臂上；
8、送粉喷嘴安装架，其固定安装在所述激光头上；所述送粉喷嘴安装架上设置有两个喷嘴连接套，所述两个喷嘴连接套分别位于所述激光头的两侧；
9、两个送粉喷嘴，其分别与所述粉末放置罐连通，并且所述两个送粉喷嘴一一对应的连接在所述喷嘴连接套中；
10、其中，所述两个送粉喷嘴的出粉口朝向激光束与待焊接板材的交汇处设置。
11、优选的是，所述两个送粉喷嘴对称设置在所述激光头的两侧。
12、一种钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接方法，使用所述的钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接装置，其特征在于，包括如下步骤：
13、步骤一、分别对待焊接的第一板材和第二板材的焊接部位进行预处理；
14、其中，所述第一板材为钢板，所述第二板材为铝合金板；
15、步骤二、将所述第一板材和所述第二板材的焊接部位搭接；
16、步骤三、采用激光束对第一板材和第二板材的搭接区域进行焊接；在焊接的同时，以粉末束的形式向所述激光束与焊接区域交汇处喷射纳米粉末；
17、其中，焊接模式为正弦摆动模式；所述纳米粉末为硅粉，所述粉末束与所述激光束同步移动。
18、优选的是，在所述步骤一中，预处理的过程包括如下步骤：
19、步骤1、对所述第一板材和所述第二板材焊接部位分别进行打磨，去除表面金属氧化膜和毛刺；
20、步骤2、将打磨后的第一板材和第二板材放入含有无水乙醇的超声波仪器中清洗；
21、步骤3、使用丙酮对超声后第一板材和第二板材进行清洗后，冷风吹干。
22、优选的是，在所述步骤三中，焊接摆动频率为4hz～8hz，摆动幅度为0.1mm～0.5mm；焊接速度为18mm/s～22mm/s。
23、优选的是，焊接离焦量为﹣2mm～﹢2mm。
24、优选的是，激光焊接功率为1500w～1700w。
25、优选的是，所述纳米粉末的送粉量为6.0g/min。
26、优选的是，采用氩气作为送粉气体。
27、优选的是，所述纳米粉末的粒径为500nm～800nm。
28、本发明的有益效果是：
29、本发明提供的钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接方法，其能够在焊接的过程中同步熔融纳米硅粉，在焊接时熔融纳米硅粉进入未凝固的钢铝焊接熔池中，并在熔池内部得到较为均匀的分布，使得钢铝之间的流动性得到提高，抑制了钢铝激光焊接界面处铝元素的大范围富集，从而有效的降低了富铝相如fe2al5和feal3的厚度；避免由于放置金属箔片或金属粉末不均匀导致的焊缝缺陷，简化了焊接工艺，并且提高了焊接接头的力学性能。
30、相比与直线路径的激光焊接，本发明在基于正弦摆动模式下的钢铝接头连接宽度提高，这使得钢铝之间的连接面积大幅度提高。
31、相比与直线路径的激光焊接，钢、铝激光焊接接头上的纵向残余应力分布从集中在焊缝中心的直线上变为离散分布在正弦摆动路径的波峰波谷处，焊后残余应力的分散使焊件拉剪性能大幅度提高。
32、本发明提供的钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接装置，能够保证送粉位置的稳定性和送粉的均匀性，进一步提高焊接接头的力学性能。
1.一种钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接装置，包括：
2.根据权利要求1所述的钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接装置，其特征在于，所述两个送粉喷嘴对称设置在所述激光头的两侧。
3.一种钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接方法，使用如权利要求1-2任意一项所述的钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接装置，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接方法，其特征在于，在所述步骤一中，预处理的过程包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接方法，其特征在于，在所述步骤三中，焊接摆动频率为4hz～8hz，摆动幅度为0.1mm～0.5mm；焊接速度为18mm/s～22mm/s。
6.根据权利要求5所述的钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接方法，其特征在于，焊接离焦量为﹣2mm～﹢2mm。
7.根据权利要求5或6所述的钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接方法，其特征在于，激光焊接功率为1500w～1700w。
8.根据权利要求7所述的钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接方法，其特征在于，所述纳米粉末的送粉量为6.0g/min。
9.根据权利要求8所述的钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接方法，其特征在于，采用氩气作为送粉气体。
10.根据权利要求9所述的钢-铝异种材料同步送粉摆动激光焊接方法，其特征在于，所述纳米粉末的粒径为500nm～800nm。
