[發明專利]一種電磁電流耦合場輔助的激光-TIG電弧復合熔釬焊方法和設備

無效

• 申請號: 201010171331.3
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN101862913A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 羅鍵;趙國際;陳勇
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種釬焊領域，特別是利用外加磁場和電場輔助的激光-TIG電弧復合熔釬焊方法和設備。

背景技術

激光焊是利用高能量密度的激光束作為能源進行焊接的一種高效精密的焊接方法，激光焊具有高能量密度、深穿透、高精度、適應性強等優點而受到各發達國家的重視。激光焊對于一些特殊的材料及結構的焊接具有非常重要的作用，在航天航空、電子、汽車制造、核動力等高新技術領域中得到應用，并日益受到工業發達國家的重視；激光釬焊技術運用激光的高密度能量可實現高區域局限性，短時間的加熱，避免對熱敏感元件的熱沖擊，高的加熱冷卻速度還將獲得組織細密的釬焊接頭，因此，激光釬焊技術具有廣闊的應用前景；激光-電弧復合熱源焊接技術具有焊接質量好、焊接速度快等優點，已經廣泛地應用于汽車、航空等工業的薄壁金屬焊接中。

關于激光釬焊技術方面的專利，如中國專利號為200710144908.X，發明創造名稱為“超聲波輔助激光釬(熔)焊方法”，公開了一種在激光釬焊低熔點鍍層金屬或者激光釬(熔)焊異種金屬過程中，同時在即將凝固的焊縫區域內施加高頻率振動的超聲波。利用超聲波的高頻振動達到攪拌熔融釬料的目的，從而改善焊接質量；另外，中國專利號為01131094.4，發明創造名稱為“多種異質復合結構側極的絲網輔助激光釬焊方法”，公開了一種多種異質復合結構側極的絲網輔助激光釬焊方法，該方法為先在元件側面涂釬料，再在釬料中放置金屬絲網，最后用激光束加熱，使釬料熔化，之后冷卻凝固后形成元件的側極。

非熔化極惰性氣體保護電弧熔-釬焊是以一種新型的以TIG電弧為熱源的釬焊工藝，非熔化極惰性氣體保護電弧釬焊(TIG電弧釬焊)，釬焊時電弧在電極與工件之間引燃，采用惰性氣體進行保護，以熔點低于母材的焊絲作為焊接材料(釬料)，焊接時焊絲(釬料)熔化而母材局部或不熔化，實現同種或異種金屬材料間的連接；2000年烏克蘭巴頓焊接研究所和烏克蘭海洋技術大學發明了TIG氬弧釬焊鎳基合金工藝，并對鎳基合金葉片進行電弧釬焊修復技術研究；德國、美國、日本等國在汽車部件制造及電器制造業種已經采用這種方法。電弧釬焊熱輸入小，接頭變形與焊接熱影響區小，操作方便且易于實現自動化，同時電弧能有效去除氧化膜，焊后接頭不用清洗，是一種具有很高實用價值的焊接技術，有著廣泛的發展空間。

電磁攪拌技術(EMS)，是近年來發展和逐漸完善起來的一種新型焊接技術，1971年Tseng和Savage深入研究了TIG焊時電磁攪拌對微觀組織和性能的影響，隨后，國內外開始對外加磁場作用下的焊接技術開展了廣泛研究。電弧釬焊過程中利用焊接電弧作為熱源且填充焊絲(釬料)發生了熔化和重新凝固，因此輔助電磁攪拌用于電弧釬焊過程中可以改變熔池金屬柱狀晶生長方向，細化組織，影響初生相與共晶組織的形貌和尺寸，促進成分均勻化以及控制界面形狀。

焊接電弧是一種持續的氣體放電現象，在外加磁場作用下其形態會發生明顯變化。外加縱向磁場使電弧溫度分布發散，溫度場“矮而胖”，電弧中心的溫度下降、徑向溫度梯度減小。由于焊接電弧的旋轉擴張，焊縫熔寬增加而熔深減小，熔池中的液態金屬受洛侖茲力的作用繞焊接電弧中心軸旋轉，前端液態金屬沿熔池一側向尾部流動，相應的熔池尾部液態金屬沿另一側向前端流動，有利于電弧釬焊過程中液態釬料的流動及其對固態母材的潤濕與鋪展。

液態釬料充分流入并致密地填滿全部釬縫間隙，又與母材發生很好的相互作用，是形成優質釬焊接頭的前提。目前，單一釬焊方法在使用時常受到設備或工藝特點的限制，且一般都需要使用釬劑；復合釬焊方法已經逐漸受到重視并開展了相應的研究和應用，如電磁電場復合釬焊、激光電弧復合釬焊等。

發明內容