[發明專利]一種雙金屬層狀復合板的高能束焊接方法

有效

• 申請號: 201910733182.6
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110421241B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 徐榮正;李福山;國旭明;張占偉;李孝峰;康宏達;李智
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: B23K10/02
• 分類號: B23K10/02;B23K26/21;B23K15/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 劉曉嵐

一種雙金屬層狀復合板的高能束焊接方法，包括以下步驟：(1)確定待焊接雙金屬層狀復合板的材質以及復板的厚度h1和基板的厚度h2，清除復合板對接面的粉塵和油污；(2)將待焊復合板進行對接組對，采用高能束熱源對其進行焊接，熔深H1的范圍是1.0h1≤H1≤1.15h1；(3)將步驟(2)中已焊完復板的復合板翻轉并固定，采用高能束熱源進行基板部分的焊接，熔深H2的范圍是0.9h2≤H2≤1.0h2，且h1+h2+0.30mm≥H1+H2≥h1+h2+0.01mm。本發明解決現有技術中復板稀釋嚴重、明顯影響接頭綜合性能的問題，具有在無需加工坡口條件下，還能明顯降低復板稀釋率、提高金屬層狀復合板接頭性能的優點。

技術領域

本發明屬于高能束焊接技術領域，尤其涉及一種雙金屬層狀復合板的高能束焊接方法。

背景技術

金屬層狀復合板是由兩層、多層不同金屬板材，通過鍛壓、爆炸焊接等方式，制備的復合結構材料，其中厚度較薄的板材一般稱之為復板，通常價格較貴，主要作用在于提高復合板材的導電、導熱、耐腐蝕等性能；相對較厚的板材稱之為基板，一般成本較低，主要作用在于降低復合板重量、提高強度等。因此，復合板往往具有單獨一種金屬材料不具有的綜合性能，所以備受汽車、航空航天等工業領域的關注。然而，在復合板的工業化應用過程中，不可避免的涉及到其焊接問題。

目前，針對復合板的焊接技術，為了避免復板在焊接過程中稀釋率較高，嚴重影響其綜合性能的問題，復合板焊接通常需要先開坡口，隨后采用多層、多道焊的方式對其進行焊接。即首先，在復合板上開坡口；然后，首先從復合板頂部(復板)進行焊接；隨后在其上部焊接一層過渡層金屬；最后再焊接基板；最終，完成復合板的焊接。開坡口的方式一方面大大增加了機加工成本，另一方面也顯著增加了添加材料(焊絲)的用量，從而大大增加了材料成本。另外，焊接結構中需要添加過渡層，使其能夠在一定程度上起到減少金屬間化合物形成、降低復板稀釋率的作用，但是如何進行過渡層材料的正確選擇、合理設計以及準確添加，仍是目前復合板焊接中亟待解決的問題。

高能束焊接具有能量密度高，可控性強等顯著優點，一直被認為是一種潛在的解決層狀復合板焊接問題的技術。然而在進行金屬層狀復合板的單面焊雙面成形的過程中，雖然可以獲得成形良好的接頭，但是過高的熱輸入，會引起基板和復板之間產生激烈的化合反應，從而導致復合板中的復板部分被嚴重稀釋、甚至破壞，從而喪失功能性，并且在復板和基板之間發生化合反應后，往往會生成大量具有硬、脆特性的金屬間化合物、從而嚴重降低接頭的性能。

綜上可見，如果在高能束焊接時，能夠在無需加工坡口且不使用過渡層金屬的條件下，還能極大降低金屬層狀復合板接頭中金屬間化合物的形成，同時有效避免復板的稀釋率問題，對于推動高能束焊接技術在金屬層狀復合板焊接領域的工業化應用具有重要的意義。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種雙金屬層狀復合板的高能束焊接方法，解決現有高能束焊接技術在雙金屬層狀復合板單面焊雙面成形中復板稀釋嚴重、明顯影響接頭綜合性能的問題，具有在無需加工坡口的條件下，還能明顯降低復板稀釋率、提高金屬層狀復合板接頭性能的優點。

本發明采用以下技術方案：

一種雙金屬層狀復合板的高能束焊接方法，包括以下步驟：

步驟一：高能束焊焊接前準備

確定待焊接雙金屬層狀復合板的材質以及復板的厚度h1和基板的厚度h2，清除復合板對接面的粉塵和油污，保持對接面的清潔；

步驟二：復合板中復板的焊接

將待焊的復合板進行對接組對，組對間隙要求小于高能束熱源光斑或高能束流直徑，并且使復板一側面向高能束熱源，然后采用高能束熱源對其進行焊接，實現復合板中復板的焊接，保證熔深H1的范圍是1.0h1≤H1≤1.15h1；

步驟三：復合板中基板的焊接