[發明專利]一種結合激光和攪拌摩擦焊的復合焊接方法

有效

• 申請號: 201210592979.7
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103008897A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 趙偉芳;林學春;侯瑋;于海娟;李晉閩
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02;B23K20/12;B23K26/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及激光加工制造領域，具體涉及一種結合激光和攪拌摩擦焊的復合焊接的方法。

背景技術

由于攪拌摩擦焊是利用高速旋轉的攪拌頭和軸肩與金屬出于塑性狀態，隨著攪拌頭前進，金屬向攪拌頭后方移動而形成致密焊縫的一種固相焊方法，所以其適合于材質較軟的金屬的焊接，其被應用于有色金屬如Al、Cu的焊接已經獲得成功，但同時攪拌摩擦焊接材質較硬的焊接板時仍然存在著弊端。例如，由于不銹鋼硬度較高，因此，其焊接速度慢，效率低，成為制約不銹鋼的攪拌摩擦焊的廣泛應用的桎梏；另外基于攪拌摩擦焊本身的特點，被焊零件的末端留有“匙孔”，所以必要時，焊接工藝上需要添加“引焊板或出焊板”，這對焊接設備的裝卡方面又是一種資源的浪費，此外還有研究發明設計專用攪拌頭或者采用嵌入式攪拌摩擦焊的方法來減少此類問題的發生幾率，中國公開專利CN102120287A共公開了一中異種金屬嵌入式攪拌摩擦縫焊方法，具體公開了在較硬的第二母材上加工一個或多個燕尾槽，然后按搭接形式組裝，要求將鋁板置于較硬第二母材燕尾槽的上側；使用無針攪拌頭并傾斜安裝；啟動攪拌頭旋轉并使之與鋁板上表面接觸：限制攪拌頭的壓入深度約為0.1mm～2mm之間，無需穿透焊接界面；經在起始端摩擦預熱數秒后，移動旋轉著的攪拌頭或工作臺，即可將鋁板旋擠入下板的槽內，完成焊接或包覆，通過這種摩擦焊接方法，能避免匙孔的產生，然而應用范圍較窄，且焊前工作量大，焊接效率很低。因此，迫切需要解決這兩方面的問題。同時，由于激光焊接具有功率密度高、焊接熱輸入低、焊接熱影響區小和焊接變形小等特點，使其在不銹鋼焊接領域廣泛應用，但是激光焊接對裝卡精度要求較高，這也制約了不銹鋼的激光焊接的發展。

發明內容

為了解決背景技術中材質較硬的焊接板的焊接存在的問題，本項發明提供了一種可實現焊接板焊接速度快，焊接質量高的復合焊接方法，該焊接方法成功地將激光和攪拌摩擦焊這種復合焊接技術應用于焊接板的高效連接，解決了焊接板的攪拌摩擦焊高效連接的難題。

本發明公開了一種結合激光和攪拌摩擦焊的復合焊接方法，其包括：在待焊接板上，在待焊接板的背面布置第一激光束，在待焊接板的正面布置摩擦攪拌頭和第二激光束；焊接時，首先由第一激光束沿焊接方向軟化待焊接板上的待焊接部位，然后由摩擦攪拌頭進行攪拌摩擦焊接，最后由所述第二激光束重熔已經被攪拌摩擦焊焊接完成的焊縫。

所述第一激光束沿著焊接方向提前預熱并初步軟化待焊不銹鋼板，這樣能顯著提高攪拌摩擦焊的焊接速度；所述第二激光束，能夠重熔已經被攪拌摩擦焊焊接完成的焊縫，一方面能夠改善被攪拌摩擦焊焊接完成的焊縫的外觀，消除攪拌摩擦焊所留下的匙孔；另一方面，能夠進一步改善焊縫的質量。根據板厚的不同合理選擇適合的第一激光束及第二激光束的功率，焊接開始時，第一激光束首先作用到待焊不銹鋼板，然后摩擦攪拌頭、第二激光束依次作用在待焊不銹鋼板上；焊接結束時，第一激光束首先離開待焊不銹鋼板，然后摩擦攪拌頭、第二激光束依次離開待焊不銹鋼板上。整個焊接過程都不需要引焊板或出焊板。

通過上述結合激光束和攪拌摩擦焊的復合焊接方法，達到了1+1＞2的效果，使得不銹鋼的焊接實現了又快又好的焊接。

附圖說明

圖1是本發明中激光和攪拌摩擦焊復合焊接待焊接板的裝配示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。