[發(fā)明專利]一種鋁基復(fù)合材料低功率激光誘導(dǎo)雙脈沖TIG焊方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010437763.8
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111545917A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 巴現(xiàn)禮;牛濟(jì)泰;高增;邱得超;張璐璐
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué);河南晶泰航空航天高新材料科技有限公司
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K26/346;B23P15/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種鋁基復(fù)合材料低功率激光誘導(dǎo)雙脈沖TIG焊方法。本文涉及鋁基復(fù)合材料的焊接領(lǐng)域，具體涉及一種鋁基復(fù)合材料低功率激光誘導(dǎo)雙脈沖TIG焊方法。是為了解決現(xiàn)有鋁基復(fù)合材料焊接過程中存在的接頭強(qiáng)度低、氣孔等缺陷明顯、高能耗以及焊接局限性的問題。本發(fā)明采用低功率脈沖激光和雙脈沖TIG電弧作為復(fù)合熱源，設(shè)置焊接路徑，將復(fù)合熱源作用在焊接夾具固定的鋁基復(fù)合材料板材上。本發(fā)明用于焊接鋁基復(fù)合材料，可以通過脈沖激光和雙脈沖TIG電弧增強(qiáng)對焊接熔池的“震蕩”和攪拌作用，促進(jìn)熔池中氣體的排除，能夠大幅減少甚至避免接頭焊縫中的氣孔等缺陷的出現(xiàn)，同時還可以起到細(xì)化晶粒的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本文涉及鋁基復(fù)合材料的焊接領(lǐng)域，具體涉及一種鋁基復(fù)合材料低功率激光誘導(dǎo)雙脈沖TIG焊方法。

背景技術(shù)

鋁基復(fù)合材料作為一種性能優(yōu)異的新型材料，具有比普通金屬材料更加優(yōu)異的性能，如較高的比強(qiáng)度、比剛度、良好的穩(wěn)定性、耐熱性、耐磨性和蠕變強(qiáng)度等等，能夠滿足現(xiàn)代科技生產(chǎn)和發(fā)展對材料性能的苛刻要求。一直以來，鋁基復(fù)合材料在航空航天、尖端武器、電子封裝以及汽車制造等領(lǐng)域都具有非常廣闊的應(yīng)用前景。并且，我國的鋁資源豐富，增強(qiáng)相顆粒的來源廣泛，制備成本相對較低，使鋁基復(fù)合材料成為眾多的金屬材料研究領(lǐng)域中最有發(fā)展?jié)摿Φ牟牧现唬藝鴥?nèi)外無數(shù)專家學(xué)者的密切關(guān)注和深入探究。但是，由于基體鋁合金與增強(qiáng)相之間的物理、化學(xué)性質(zhì)等差異很大，形成工程構(gòu)件時相互間的良好連接困難，導(dǎo)致這種工程材料的實際應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化受到限制，因此焊接是影響其推廣應(yīng)用的一個關(guān)鍵問題。

常見的鋁基復(fù)合材料的焊接方法有很多，如熔化焊、攪拌摩擦焊、電阻點焊、釬焊、擴(kuò)散焊等等。其中攪拌摩擦焊焊接鋁基復(fù)合材料的攪拌頭磨損較快、成本較高、且受到材料形狀的限制。電阻點焊、釬焊和擴(kuò)散焊因受特定焊接環(huán)境的影響而具有較大的局限性，且焊接強(qiáng)度不高。熔化焊中的TIG具有操作簡便、可以焊接不規(guī)則形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工程構(gòu)件等優(yōu)點，但是存在接頭的強(qiáng)度較低、接頭中容易形成氣孔等焊接缺陷，且焊接時候的電能消耗較大，不能達(dá)到高品質(zhì)焊接的效果等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有鋁基復(fù)合材料焊接過程中存在的接頭強(qiáng)度低、氣孔等缺陷明顯、高能耗以及焊接局限性的問題，提供了一種鋁基復(fù)合材料低功率激光誘導(dǎo)雙脈沖TIG焊方法。

本發(fā)明一種鋁基復(fù)合材料低功率激光誘導(dǎo)雙脈沖TIG焊方法采用低功率脈沖激光和雙脈沖TIG電弧作為復(fù)合熱源，設(shè)置焊接路徑，將復(fù)合熱源作用在焊接夾具固定的鋁基復(fù)合材料板材上，實現(xiàn)材料的良好焊接。

本發(fā)明的優(yōu)點：

本發(fā)明一種鋁基復(fù)合材料低功率激光誘導(dǎo)雙脈沖TIG焊方法，相對于其他方法如《一種鋁基復(fù)合材料的焊接方法》(申請?zhí)枺篊N201910062203.6)、《一種顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料激光填粉焊接方法》(申請?zhí)枺篊N201511027957.6)，本發(fā)明方法不需要開坡口、可以直接進(jìn)行對接焊，簡化了焊前加工處理、焊接操作過程等也更加簡單，同時更加節(jié)能，具有簡便、高效、節(jié)能環(huán)保的焊接特點。相對于《非連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鎢極氬弧焊焊縫原位增強(qiáng)方法》(申請?zhí)枺篊N200510010266.5)、《一種鋁基復(fù)合材料的電阻點焊方法》(申請?zhí)枺篊N201410199882.9)等本發(fā)明方法引入的脈沖激光和雙脈沖TIG電弧通過復(fù)合作用提升了脈沖對焊接熔池的震蕩作用，降低了焊縫中的氣孔等缺陷的產(chǎn)生，同時具有一定的細(xì)化晶粒的作用，促進(jìn)接頭強(qiáng)度的大幅度提高。

本發(fā)明所述的鋁基復(fù)合材料低功率激光誘導(dǎo)雙脈沖TIG焊方法，將低功率激光與雙脈沖TIG電弧作復(fù)合熱源直接作用在復(fù)合材料板材上，實現(xiàn)兩塊復(fù)合材料對焊，并且焊縫成型優(yōu)良。該方法具有激光焊與TIG焊兩種工藝的特點，能夠起到“1+12”的焊接效果，復(fù)合后的高峰值功率脈沖激光循環(huán)性的作用在焊接熔池中，起到“震蕩”和攪拌熔池的作用，從而促進(jìn)熔池中氣體的排除，能夠大幅減少甚至避免接頭焊縫中的氣孔等缺陷的出現(xiàn)，接頭強(qiáng)度十分高。同時，具有節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，可以實現(xiàn)小能耗、高質(zhì)量的焊接效果；焊接后對接頭進(jìn)行力學(xué)性能測試發(fā)現(xiàn)接頭的抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)209MPa。