[發明專利]一種異種材料的焊接裝置及方法

在審

• 申請號: 201910441794.8
• 申請日: 2019-05-24
• 公開（公告）號: CN110202248A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 鄧將華;陳志騰;范治松;黃順強;熊永鋒
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B23K20/06
• 分類號: B23K20/06;B23K20/26;B23K103/18
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 吳志龍;蔡學俊

本發明提供一種異種材料的焊接裝置及方法，其焊接裝置底座及底座上的導軌，導軌上滑動配合有一對夾具，一對夾具固定連接有電磁焊接裝置，導軌上方還具有用于在物料表面噴涂的噴涂裝置，通過上述裝置利用夾具對待焊接管件進行夾持，利用噴涂裝置在待焊工件內管進行噴涂，通過電磁焊接裝置在待焊接外管待焊接區域感應出感應電流，形成沿徑向的洛倫茲力，使待焊接外管內表面高速撞擊噴涂了噴涂材料的待焊工件內管，形成焊接接頭，該方法異種材料的焊接工件在焊接過程中不產生脆性金屬間化合物，從而可以提高焊縫的質量，對管件夾緊裝置有很好的對心效果。

技術領域

本發明屬于一種異種材料的焊接裝置及方法，具體涉及一種對異種材料待焊接工件表面噴涂上一層材料，再進行電磁焊接。

背景技術

異種材料的焊接主要分為以下幾類：1、異種金屬的焊接；2、金屬與非金屬的焊接；3、非金屬與非金屬的焊接。

1、對于異種金屬的焊接，兩種金屬間容易形成脆性的金屬間化合物，這些脆性的金屬間化合物會極大的降低焊縫的質量，例如：目前其他的焊接方法如爆炸焊，攪拌摩擦焊等焊接方法都會產生脆性Al-Mg金屬間化合物。同時，對于線膨脹系數相差較大的金屬材料的焊接，熱膨脹率越大，冷卻時收縮也越大，焊接界面會產生很大的焊接應力。焊縫兩側的材料承受的應力狀態不同，從而容易導致焊縫產生裂紋，裂紋累積進來，甚至會導致焊縫與母材相剝離。對于異種金屬管件的焊接，兩種具有不同電位的金屬相互接觸并暴露在溶液環境中，其接口處極易引起電化學腐蝕，從而降低焊接接口。

2、對于金屬與非金屬的焊接，不易通過焊接的方式來達到連接的效果，主要通過膠接與法蘭連接等形式。

3、對于非金屬材料與非金屬的焊接，是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合熱塑性材料的連接方式。但是對于熱固性塑料，熱固性塑料由于固化成型后形成的是交聯結構，不能再次對其進行融化再成型，所以熱固性塑料不能夠進行焊接，同樣主要采用膠接或法蘭連接等形式。

電磁焊接一種高能率的焊接方法，它是利用電容器組通過感應線圈放電，感應線圈會在待焊工件上產生強大的感應電流，使工件在徑向區域產生一個很大的速度，在極短的時間下，兩個工件相互碰撞，從而使兩個工件材料表面的原子達到了原子間的距離，最后在兩個工件中間形成了穩定的冶金結合。

對于異種金屬的電磁脈沖焊接，雖然電磁焊接可以通過調節工藝參數來控制過渡區的大小，但不可避免的依然會有的脆性金屬間化合物生成；對于異種金屬管件的電磁焊接，在接口處極易引起電化學腐蝕，從而降低焊接接口。對于兩個管徑相差較大的管件的連接，通過電磁焊接來連接的話，往往需要對一個管進行很大的縮徑，這就會對管件的焊接產生不利的影響，比如起皺，破裂等。

對于非金屬與非金屬材料之間的電磁脈沖焊接，首先，通過電磁脈沖焊接不能通過線圈在非金屬材料中感應出感應電流或感應電流較小，從而不能起到良好的焊接效果，其次，非金屬與非金屬材料通過磁脈沖焊接不能形成良好的焊接接頭。

對于金屬與非金屬之間的磁脈沖焊接，金屬與非金屬不能形成電磁焊接接頭或形成的接頭強度較弱。

噴涂是在高壓或電磁力的作用下，對粉末或熔化的液滴進行加速，使粉末或熔化的材料噴射到要噴涂的工件上，噴涂材料有粉末狀、帶狀和棒狀等不同的形態,它們的成分可以是金屬，合金，非金屬材料等。且噴涂的涂層厚度在幾微米到幾百微米（涂層的厚度取決于噴涂工藝參數與噴涂形式），這樣就能夠在基體表面得到一層很薄的涂層材料，這就有利于通過控制電磁焊接的工藝參數而在焊縫中形成更為有利的冶金結構。目前噴涂材料種類很多，噴涂材料對應的功能也極大豐富，其中熱障涂層是其中一種，它能夠起到良好隔熱作用，降低基底溫度，同時又具有硬度高，化學穩定性好，防止高溫腐蝕等特點。

發明內容

本發明對上述問題進行了改進，即本發明要解決的技術問題是現有的異種材料焊接中易形成脆性金屬間化合物，非金屬材料不易焊接，管徑相差較大，焊縫腐蝕的問題。