專利名稱：在鋁薄板與鋼薄板之間填粉激光焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在鋁薄板與鋼薄板之間填粉激光焊接方法，實現(xiàn)兩種薄板金屬工 件的良好焊接，屬于激光焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通過焊接獲得異種金屬結(jié)構(gòu)，如鋁-鋼結(jié)構(gòu)。然而，由于異種金屬之間熱膨脹系 數(shù)、熱傳導(dǎo)率、比熱及熔點等物理性能差異較大，另外，由于異種金屬間極易反應(yīng)生成脆性 金屬間化合物，或者說焊接接頭存在脆性相，導(dǎo)致焊接接頭力學(xué)性能嚴重惡化。尤其鋁 與鋼的焊接，主要合金元素間的固溶度很低、熱物理性能差異很大，兩者間更容易發(fā)生反 應(yīng)生成脆性金屬間化合物，焊接接頭的力學(xué)性能如抗拉強度、剪切強度很差。申請?zhí)枮?200810063869.5的一件名稱為“一種焊絲和其應(yīng)用于鋁及鋁合金與鋼焊接的方法”的中國 專利申請公開了一項方案，焊料以Al、Si為基礎(chǔ)，加入合金元素Cu、Mn、Zn及微量元素B、 Zr、La,制成焊絲，焊接熱源為電弧，在焊接過程中，在鋁材一側(cè)發(fā)生熔焊，同時在鋼材一側(cè) 發(fā)生釬焊，通過合金元素的相互作用來控制脆性金屬間化合物的產(chǎn)生，從根源上抑制焊接 接頭脆性相的產(chǎn)生。該方法雖然解決了在異種金屬焊接過程中會生成脆性金屬間化合物的 問題，但是，電弧的能量很難控制，如果鋁材一側(cè)輸入熱量過多，則溫度過高，產(chǎn)生回火脆性 現(xiàn)象，降低了焊接接頭的強度。另外，在焊接過程中還會出現(xiàn)焊絲堵絲現(xiàn)象。所述技術(shù)問題 對于厚度小于4mm的薄板來說會更嚴重，因為，在薄板之間熱量更加不易適度施加，焊錫越 細越易堵絲。

發(fā)明內(nèi)容
在避免在異種金屬焊接過程中會生成脆性金屬間化合物的前提下，得以在不同金 屬上施熱適度，消除堵絲現(xiàn)象，使得焊接過程順利進行，我們發(fā)明了一種在鋁薄板與鋼薄板 之間填粉激光焊接方法。本發(fā)明焊接工件為鋁板材和鋼板材，在同一平面上對接但留有間隙，接縫處各開 坡口，采用Al-Si焊料，并加入合金元素Cu、Mn、Si，其特征在于，鋁板材和鋼板材分別為鋁 薄板和鋼薄板，厚度均在1 4mm之間確定，將Al-Si焊料制成粉末，在焊接過程中，在由鋁 薄板和鋼薄板各自坡口夾成的溝槽中添加粉末狀A(yù)l-Si焊料，鋁薄板和鋼薄板一同行走， 同時以激光為焊接熱源施焊。本發(fā)明其技術(shù)效果在于，采用激光為焊接熱源，而激光能量集中，因可控因素多而 加工柔性好，如激光功率、激光離焦量、焊接速度等均能夠精確調(diào)整，從而能夠?qū)崿F(xiàn)焊接熱 源在不同材質(zhì)的工件上適度施加，因此，尤其能夠防止鋁材一側(cè)過度加熱。粉末狀焊料與絲 狀焊料即焊絲相比，其添加方式為徐徐落入，焊頭焊料出口處的焊料不會發(fā)生熔化，因而不 會發(fā)生焊料出口堵塞現(xiàn)象。粉末狀焊料其配比能夠靈活調(diào)整，使得本發(fā)明還能夠適應(yīng)小批 量、多品種工件的焊接。所述技術(shù)效果在異種材質(zhì)薄板工件的焊接中表現(xiàn)更為突出。另外， 焊接接頭表面平整，無明顯變形。


圖1是本發(fā)明之在鋁薄板與鋼薄板之間填粉激光焊接方法示意圖，該圖兼作為摘 要附圖。圖2是本發(fā)明之在鋁薄板與鋼薄板之間填粉激光焊接方法焊接工件形狀、尺寸及 相互位置示意圖。
具體實施例方式實施例一見圖1、圖2所示，一種焊接工件鋁薄板1材質(zhì)為A6111-T4鋁合金，厚 度a為1mm，坡口角α為30士5° ；另一種焊接工件鋼薄板2材質(zhì)為JSC270CC低碳鋼，厚 度b為1mm，坡口角β為45士5°。焊接區(qū)的清洗采用細砂紙和丙酮先后對兩種焊接工 件的坡口進行清理和清洗，去除坡口表面的氧化皮和油污。將所述兩種焊接工件在同一平 面銅熱沉3上對接，但留有0. 8mm的間隙h。采用Al-Si焊料，其重量配比為A1 :86. 46 89. 83%, Si :7. 0% 8. 5%，Cu :2. 2% 3. 5%，Mn :0. 8% 1. 2%，Zn :0. 1 % 0. 2%， B 0. 08% 0. 14%, Zr :0. 06% 0. 12%, La :0. 03% 0. 08% ；將所述 Al-Si 焊料制成粉 末得到粉末狀A(yù)l-Si焊料4。在焊接過程中，在由鋁薄板1和鋼薄板2各自坡口夾成的溝 槽中添加粉末狀A(yù)l-Si焊料4，鋁薄板1和鋼薄板2 —同行走，同時以激光5為焊接熱源施 焊，保護氣體6環(huán)繞粉末狀A(yù)l-Si焊料4。所述保護氣體6是流量為101/min的He與流量 為151/min的Ar的混合氣體。三通道同軸焊頭7中心錐孔通激光5，第二環(huán)形錐孔通粉末 狀A(yù)l-Si焊料4，第三環(huán)形錐孔通保護氣體6，保護氣體6在徐徐下落的粉末狀A(yù)l-Si焊料 4粉流外側(cè)形成一個保護氣簾，起到保護焊接區(qū)域和匯聚粉流的作用。實施例二 見圖1、圖2所示，一種焊接工件鋁薄板1材質(zhì)為5052-H34鋁合金，厚度 a為4. 0mm，坡口角α為30士 10° ；另一種焊接工件鋼薄板2材質(zhì)為SUS301L奧氏體不銹鋼， 厚度b為4mm，坡口角β為45士 10°。在Al-Si焊料重量配比中，Si的加入量為0. 8% 1.0%。將所述兩種焊接工件在同一平面銅熱沉3上對接，但留有1.2mm的間隙h。其他工 藝條件及步驟與實施例一相同。
權(quán)利要求
1.一種在鋁薄板與鋼薄板之間填粉激光焊接方法，焊接工件為鋁板材和鋼板材，在 同一平面上對接但留有間隙，接縫處各開坡口，采用Al-Si焊料，并加入合金元素Cu、Mn、 Zn，其特征在于，鋁板材和鋼板材分別為鋁薄板和鋼薄板，厚度均在1 4mm之間確定，將 Al-Si焊料制成粉末，在焊接過程中，在由鋁薄板和鋼薄板各自坡口夾成的溝槽中添加粉末 狀A(yù)l-Si焊料，鋁薄板和鋼薄板一同行走，同時以激光為焊接熱源施焊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填粉激光焊接方法，其特征在于，將所述兩種焊接工件在同 一平面銅熱沉( 上對接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填粉激光焊接方法，其特征在于，所采用的Al-Si焊料其重量 配比為:A1 :86. 46 89. 83%, Si 7. 0%~ 8. 5%, Cu 2. 2%~ 3. 5%, Mn 0. 8%~ 1. 2%, Zn 0. 1. 0%, B 0. 08% 0. 14%, Zr 0. 06% 0. 12%, La 0. 03% 0. 08%。
全文摘要
在鋁薄板與鋼薄板之間填粉激光焊接方法屬于激光焊接技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)有方法中的電弧能量很難控制，如果鋁材一側(cè)輸入熱量過多，則溫度過高，產(chǎn)生回火脆性現(xiàn)象，降低了焊接接頭的強度。另外，在焊接過程中還會出現(xiàn)焊絲堵絲現(xiàn)象。所述技術(shù)問題對于厚度小于4mm的薄板來說會更嚴重。本發(fā)明焊接工件為鋁板材和鋼板材，在同一平面上對接但留有間隙，接縫處各開坡口，采用Al-Si焊料，并加入合金元素Cu、Mn、Zn，鋁板材和鋼板材分別為鋁薄板和鋼薄板，厚度均在1～4mm之間確定，將Al-Si焊料制成粉末，在焊接過程中，在由鋁薄板和鋼薄板各自坡口夾成的溝槽中添加粉末狀A(yù)l-Si焊料，鋁薄板和鋼薄板一同行走，同時以激光為焊接熱源施焊。
文檔編號B23K26/32GK102091873SQ20111003073
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者劉佳, 劉雙宇, 張宏, 石巖 申請人:長春理工大學(xué)