[發(fā)明專利]表面機械研磨處理和超聲波協(xié)同輔助異種金屬TIG熔-釬焊方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410156912.8
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN103934551A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 袁新建;張文龍;安琦;臧若錦;盛光敏;許川;唐昆侖
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/235;B23K9/32;B23K103/18;B21D31/06
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權代理有限公司 50212
• 代理人: 伍倫辰

技術領域

本發(fā)明涉及一種異種金屬焊接技術，尤其涉及一種表面機械研磨處理和超聲波協(xié)同輔助異種金屬TIG熔-釬焊方法。

?

背景技術

TIG熔-釬焊是指兩種不同熔點的母材采用鎢極惰性氣體焊接，焊接過程中使用釬料并對釬料加熱達到熔點，同時使得高熔點的母材為釬焊結合，低熔點的母材為熔焊結合的焊接方式。

由于TIG熔-釬焊需要將兩種不同熔點的母材焊接在一起，焊接難度較大，焊接效果很難保證，具體地說，常規(guī)的TIG熔-釬焊存在以下缺陷：

1、TIG熔-釬焊對待焊母材的要求很高，焊接接頭的性能難以得到保證。2、液態(tài)低熔點母材和釬料的混合物與高熔點母材的潤濕性差，鋪展不開，接頭微觀結構不合理，力學性能差。3、接頭凝固過程中，容易形成粗大的柱狀晶、塊狀晶和連續(xù)晶粒，使得接頭力學性能得到很大程度上的弱化。4、接頭中由于溫度較高，擴散劇烈發(fā)生，但是有些時候，金屬之間的固溶度很小，容易形成脆硬性的金屬間化合物相，而且形狀和分布不合理。

我國專利號201010164018的專利曾公開了一種異種金屬TIG電弧微熔釬焊隨焊超聲焊接方法，在TIG微熔釬焊過程中加入等時穩(wěn)定的超聲振動系統(tǒng)，能夠在一定程度上解決上述部分缺陷，對異種金屬TIG微熔釬焊的焊接接頭具有一定的改善作用。但該方法仍然存在焊接質量較差，焊后接頭組織粗大，容易形成脆硬性的金屬間化合物，焊接性能低下的缺陷。同時，該方法中，超聲波發(fā)生器和焊槍為同向同步移動式操作，超聲波發(fā)生器不易控制且容易干涉焊接的進程，另外，超聲波發(fā)生器和焊槍同向操作，超聲波對焊接時焊池熔液表面的影響較大，對焊池深處焊縫結合部位的影響較小，故超聲波的作用發(fā)揮有限，焊接質量改善有限。

?

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是，怎樣提供一種操作簡單，能夠提高焊接質量，防止焊后接頭組織粗大，避免形成脆硬性的金屬間化合物，提高焊接性能的表面機械研磨處理和超聲波協(xié)同輔助異種金屬TIG熔-釬焊方法。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明中采用了如下的技術方案：

一種表面機械研磨處理和超聲波協(xié)同輔助異種金屬TIG熔-釬焊方法，包括焊接時采用超聲波輔助實現(xiàn)TIG熔-釬焊的步驟B，其特征在于，還包括焊接前對低熔點母材進行表面機械研磨處理的步驟A。

本發(fā)明中，表面機械研磨處理和超聲波協(xié)同輔助異種金屬TIG熔-釬焊連接是進行焊接之前，對低熔點母材進行表面機械研磨處理，使得表面產(chǎn)生微量塑性變形，殘留部分壓應力，同時，加載穩(wěn)定的中低頻超聲波，在機械振動的輔助下，分裂破碎和去除氧化膜，改善液體鋪展和液/固界面的潤濕性，通過表面機械研磨處理和機械振動來去除待焊母材的金屬氧化物，脆硬性金屬間化合物的形成得到有效的控制，其形態(tài)、成分和分布得到改善的良好的焊接接頭；從而得到細化晶粒、均勻化組織，最終獲得高性能的焊接接頭。

作為優(yōu)化，步驟A中對低熔點母材進行表面機械研磨處理時，采用噴丸的方式處理，以去除母材表面氧化物，同時使得低熔點母材表面積增加并產(chǎn)生一定的壓應力。

具體地說，步驟A中噴丸處理具體包括以下步驟：a、取兩塊待焊接的低熔點母材金屬板，再取同樣尺寸的鋼板，將鋼板夾在兩個低熔點母材金屬板中間作為夾心；b、用夾具將三者夾緊，放到噴丸機中，進行噴丸作業(yè)，當?shù)腿埸c母材金屬板表面的塑性變形至產(chǎn)生肉眼可見的彎曲變形之前停止，c、當兩側的鋁合金都完成了一面的噴丸以后，停止并拆卸掉夾具，兩個低熔點母材金屬板翻轉一面后再次靠夾具夾緊裝入噴丸機中，重復b步驟，完成兩個低熔點母材金屬板的表面處理。

采用噴丸處理母材表面處理有以下作用，1、破碎表面的金屬氧化物，避免對焊接時的影響；2、細化表層晶粒，提高焊接時母材焊縫連接處質量；3、增大焊接時的受熱面積，使得鋁合金受熱量更大，也就降低了鋁合金與釬料熔融態(tài)的混合物的粘度，降低了表面張力，促進了鋪展的進行；3、增大了受熱面積還能增加鋁合金與釬料熔融態(tài)的混合物中的能量起伏，促進形核結晶，從而達到細化晶粒的目的，提高了焊接質量。4、噴丸處理時采用鋼板作為夾心，是為了緩沖在對一側進行噴丸作業(yè)時對另一側造成的影響，使得作業(yè)效率得以提高，而且由于鋼板的緩沖作用，能使得鋁合金的變形進行得更均勻。