[發明專利]一種解決銅鋁激光焊接高反射率的方法

在審

• 申請號: 201911381282.3
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111014951A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 黃江;師文慶;李思東;王文華;安芬菊;謝玉萍
• 申請（專利權）人: 廣東海洋大學
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/12;B23K26/60;B23K26/70;B23K103/10;B23K103/12
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

本發明提供一種解決銅鋁激光焊接高反射率的方法，如下：準備銅材和鋁材，將二者分別加工至所需尺寸再將二者表面清洗干凈。將待焊接的銅材的焊接部位加工一焊口后將二者在焊口處對接固定。將對接固定好的銅材與鋁材放置在半封閉箱式焊接爐的焊接平臺上，往半封閉箱式焊接爐內通入惰性氣體，將半封閉箱式焊接爐加熱至設定溫度，將待焊接的銅材與鋁材加熱至與半封閉箱式焊接爐達到熱平衡狀態,在待焊接的銅材與鋁材的連接處實施激光焊接。待焊接銅材與鋁材完成激光焊接后，關閉半封閉箱式焊接爐，持續往半封閉箱式焊接爐通入惰性氣體，焊接所得產品冷卻后將其取出。本發明能夠解決銅鋁焊接時由于激光反射率過高，激光能量浪費和焊接效果欠佳的問題。

技術領域

本發明涉及激光焊接領域，特別是涉及一種解決銅鋁激光焊接高反射率的方法。

背景技術

由于工業應用的需要及節省貴重材料等方面的考慮，往往需要對異種金屬進行連接。采用激光焊接是最為有效的焊接方式。銅鋁激光焊接是目前異種金屬焊接中應用范圍最廣、需要量最大的方式之一。

激光焊接是一個非常復雜的問題，涉及焊接學、材料學、凝固相變學、量子力學等多個領域。銅鋁兩種金屬的物理化學性能差異較大，本身就難于焊接，且大部分工業用激光(如YAG激光器、CO2激光器、光纖激光器)在銅鋁表面的反射率都很高。常溫條件下，銅對激光的反射率約為98.6％，而鋁材的反射率也高達91-96％。金屬的激光焊接過程中，會產生等離子體氣體，等離子體氣體對激光有散射作用，抑制激光焊接過程待焊接材料對激光能量的吸收作用。由于銅鋁過高的反射率會導致焊接用的激光能量絕大部分被浪費掉，使得原本物理、化學性質差異巨大的銅、鋁難以等比例的熔化，從而導致焊接效果不佳,甚至出現無法實現有效焊接的現象。更為重要的是，由于激光的能量難以被吸收，常溫條件下的銅鋁焊接經常出現的狀況有：銅材未熔化，而鋁材過渡熔化，焊接口不是真正意義上的熔合；銅材部分熔化，鋁材過量熔化，導致焊接口畸變，微區熔池中溶質飛濺，焊接口損傷嚴重；由于隨著溫度變高，銅鋁的吸收率隨之變大，導致激光功率難以控制，焊接質量無法保證，最終的激光焊接效果欠佳，最終會導致最終的銅鋁焊接處機械強度不夠高，不能滿足工業實際應用要求。

目前工業界急需一種解決銅鋁激光焊接高反射率的新方法，以解決現有技術中銅鋁焊接過程中銅鋁待焊接表面激光反射率過高導致的激光能量大部分被浪費，進而導致的最終的銅鋁焊接處機械強度不夠高，不能滿足工業實際應用要求的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種解決銅鋁激光焊接高反射率的方法，以解決上述現有技術存在的問題，在降低待焊接銅材與鋁材表面激光反射率的同時增加焊接處的機械強度以滿足工業界實際應用要求。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種解決銅鋁激光焊接高反射率的方法，具體如下：

待焊接材料表面預處理：預先準備銅材和鋁材，將二者分別加工至所需尺寸后再將二者待焊接表面清洗干凈；

加工焊口：將待焊接的銅材的焊接部位加工一個焊口；

待焊接材料對接固定：將待焊接的銅材與鋁材在焊口處對接固定形成銅鋁連接處；

待焊接材料加熱處理：準備半封閉箱式焊接爐，將對接固定好的銅材與鋁材放置在半封閉箱式焊接爐的焊接平臺上，往半封閉箱式焊接爐內通入惰性氣體，將半封閉箱式焊接爐加熱至設定溫度，待焊接的銅材與鋁材在半封閉箱式焊接爐中加熱至與半封閉箱式焊接爐達到熱平衡狀態；

激光焊接：在待焊接的銅材與鋁材的連接處實施激光焊接；

焊接后續處理：待焊接銅材與鋁材完成激光焊接后，關閉半封閉箱式焊接爐，持續往半封閉箱式焊接爐通入惰性氣體，焊接后的銅材與鋁材結合體冷卻后將其取出。

為提高最終焊接產品的機械強度，待焊接材料表面預處理步驟中預先準備的銅材和鋁材的待焊接表面面積應相同或二者待焊接表面表面積之差的絕對值在0-10％之間。