[發明專利]一種鋁鋼異種金屬激光熔釬填絲焊的工藝

在審

• 申請號: 201911251370.1
• 申請日: 2019-12-09
• 公開（公告）號: CN110899882A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 楊瑾;肖睿;蘇佳浩;劉紅兵;陳捷獅;于治水;曾志
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K1/005;B23K1/20;B23K103/20
• 代理公司: 上海唯智贏專利代理事務所(普通合伙) 31293
• 代理人: 衛瑞;吳瑾瑜

本發明公開一種鋁鋼異種金屬激光熔釬填絲焊的工藝，步驟包括：焊接界面處的雙相鋼和鋁合金之間加入釬料，所述釬料表面涂覆有釬劑，在保護氣體環境下激光熔釬焊，最終釬焊界面處形成鐵?鋁?鋅相組成的鋼/鋁接頭。本發明利用連續二極管激光熔釬焊方法，采用Zn?Al的釬料，進行鋁/鋼激光焊。通過調整激光焊接工藝參數，控制焊接熱輸入，控制中間層的熔化程度；通過添加適當釬料作為填充材料，可將焊縫和界面組織合金化，降低焊縫反應產物的脆性，控制金屬間化合物的成分，獲得焊縫成型美觀、無裂紋、少氣孔的焊接接頭；本發明方法成本低，操作方便靈活，焊接效率高，獲得滿足使用要求的鋼與鋁異種金屬焊接接頭。

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，涉及一種鋁鋼異種金屬激光熔釬填絲焊的工藝。

背景技術

鋁合金因具有密度小、比強度高、無磁性、優良的耐腐蝕性、良好的成形性、低溫性等優點而被廣泛地應用于工業領域，雙相鋼是一種金屬材料，具有較高的比強度和比剛度，優良電磁屏蔽性能，同樣被廣泛的應用于工業領域。工業領域中具有廣泛應用的鋼、鋁兩種材料的焊接加工是不可避免的。但是，其兩者之間的性質差異給焊接加工帶來了較大的難度。此外，鋼/鋁異種金屬的焊接過程中不可避免的生成具有很大脆性的鋼-鋁金屬間化合物，極大的降低了焊接頭的強度，大大阻礙了鋼/鋁異種輕質構件的工業應用。

采用摩擦焊和超聲波焊可實現鋼和鋁合金的焊接，但這兩種方法均屬于固相連接方法，對被焊件的尺寸要求嚴格，難以加工復雜組件。如果能夠在熔焊條件下實現對鋁合金和雙相鋼的可靠連接，將大大提升鋼/鋁異種輕質構件的應用前景。

由于在激光深熔焊模式下，盡管脈沖激光熱輸入量小，但鋼和鋁都發生了熔化，使得Fe-Al金屬間化合物生成量增加。此外，深熔焊模式由于小孔形成后難以穩定存在，使得焊接過程不穩定，容易產生焊接缺陷。這些因素使得接頭力學性能較差。

因此，仍需對鋼/鋁異種金屬的焊接技術作進一步的研究改進，以克服現有鋼/鋁異種金屬焊接的缺陷和局限，提升鋼/鋁異種輕質構件的工業應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋁鋼異種金屬激光熔釬填絲焊的工藝，采用了連續二極管激光進行了鋁/鋼熔釬焊，并加入了含有不同合金元素的釬料；該工藝過程控制簡便，激光熔釬焊中添加的合金元素，有利于控制金屬間化合物的生成類型和分布，克服焊接裂紋及氣孔等缺陷，提高焊縫的抗裂性和穩定性，形成焊接質量穩定的鋼/鋁異種金屬連接件。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種鋁鋼異種金屬激光熔釬填絲焊的工藝，步驟包括：焊接界面處的雙相鋼和鋁合金之間加入釬料，所述釬料表面涂覆有釬劑，在保護氣體環境下激光熔釬焊，最終釬焊界面處形成新的金屬間化合物，所述新的金屬間化合物為鐵-鋁-鋅相組成的鋼/鋁接頭，可降低反應層的硬度。

作為優選，雙相鋼和鋁合金之間重疊搭接，釬料置于雙相鋼和鋁合金重疊搭接部位并同時與雙相鋼上表面和鋁合金側表面相接觸，所述釬料的表面涂覆有釬劑，保護氣體環境下激光熔釬焊，在釬焊界面處形成由鐵-鋁-鋅相組成的鋼/鋁焊接頭。

作為優選，雙相鋼和鋁合金之間重疊搭接時，鋁合金置于雙相鋼上，釬料預置在雙相鋼上表面，同時在鋁合金的底部加墊塊使鋁合金放置穩固。

所述鋁合金和雙相鋼重疊搭接的長度為6～12mm。

作為優選，所述釬劑采用粉末狀形式涂覆在所述釬料上，步驟包括：首先將所述釬劑混入乙醇中制成團狀，再均勻覆蓋在所述釬料表面形成10～50μm的薄層。

作為優選，所述保護氣體為氬氣、氮氣或者氬氮混合氣，所述保護氣體的流量為14～16L/min。