[發明專利]一種銅鋁異種金屬的激光焊接方法

有效

• 申請號: 202110231147.1
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN112958910B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 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;B23K26/70
• 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: 王穎

本發明提供一種銅鋁異種金屬的激光焊接方法。包括以下步驟：選擇粗砂紙對銅、鋁金屬件端面進行干打磨，然后用細砂紙進行濕打磨；對打磨后的銅、鋁金屬件端面進行超聲除污處理；將處理后的銅金屬端面與鋁金屬端面對接，施加壓力固定，在氣體保護下進行激光焊接；焊接結束后，在解除壓力固定的同時，向外拉伸銅、鋁金屬件，釋放出焊接件的殘余應力。使用本發明的焊接方法，焊縫的力學強度更高，穩定性更好，實現銅鋁異種材料的穩定高強度焊接。

技術領域

本發明涉及激光焊接技術領域，具體涉及一種銅鋁異種金屬的激光焊接方法。

背景技術

銅、鋁金屬在電子及電力電氣等方面應用廣泛，其中，鋁代替銅可以有效地降低成本、減輕器件重量。然而，銅和鋁在物理與化學性能上存在較大差異，導致銅與鋁異種金屬之間的焊接不穩定，兩種金屬焊接處脆化且極易產生裂紋，強度極低。

目前，研究人員通過不同的焊接方式來解決焊接點問題，其中效果最好的是采用激光焊接的方式將銅鋁異種金屬進行焊接，然而，對焊件裝配間隙要求很高的焊件進行焊接時，為保證焊接質量，一般會選擇加激光焊絲。盡管加入激光焊絲后解決了焊件間隙問題，但是在焊絲選擇時，選擇跟母材一樣的金屬條當激光焊絲用，金屬熔融后的金相組織就會跟母材不一致，影響焊接品質；選擇不銹鋼金屬絲，或者接近不銹鋼的材料當激光焊絲用，因為不銹鋼的含碳量少，硬度低，焊接后的焊接位容易磨損，導致其并不能保證焊接后的硬度。并且，由于焊絲的加入，導致銅與鋁金屬間連接處不穩定，最終焊接成的器件焊縫處質量依然弱于母材。

因此，如何在不使用焊絲的情況下提高銅鋁異種金屬焊接質量是本領域技術人員亟需解決的一個技術難題。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種銅鋁異種金屬的激光焊接方法，以解決板厚在2mm以下的銅鋁金屬焊接點穩定性差、質量差的問題。

為實現上述技術目的，本發明提供以下技術方案：

一種銅鋁異種金屬的激光焊接方法，包括以下步驟：

a、選擇粗砂紙對銅、鋁金屬件端面進行干打磨，然后用細砂紙進行濕打磨；

b、對打磨后的銅、鋁金屬件端面進行超聲除污處理；

c、將處理后的銅金屬端面與鋁金屬端面對接，施加壓力固定，在氣體保護下進行激光焊接；

d、焊接結束后，在解除壓力固定的同時，向外拉伸銅、鋁金屬件，通過機械拉伸進行焊接后的應力釋放。

作為進一步優化，步驟a中，粗砂紙型號為500-600#，細砂紙型號為2000-2500#。

作為進一步優化，步驟b中，超聲10-15min。

作為進一步優化，步驟c中，壓力通過壓力傳感器感應測量，壓力值為20-50N；所述氣體為氬氣，流速為10L/min。

作為進一步優化，步驟c中，激光焊接的工藝參數為：激光功率1000-1500W，焊接速度4-5mm/s。

作為進一步優化，所述銅金屬件為T2純銅，所述鋁金屬件為1060工業純鋁。

作為進一步優化，所述銅金屬件厚度為1-2mm，所述鋁金屬件厚度為1-2mm。

作為進一步優化，步驟c中，通過兩個相對布置的夾緊液壓缸施加壓力固定，兩個夾緊液壓缸同軸布置，且其伸縮端頭相對；其中一個夾緊液壓缸的伸縮端面安裝有用于壓力值測量的壓力傳感器。兩個夾緊液壓缸同時伸長即可對銅、鋁金屬件進行夾緊，同時收回即可對銅、鋁金屬件解除夾緊力，在夾緊時，當壓力傳感器檢測到壓力達到設定的范圍值時，如50N，即可停止對夾緊液壓缸的驅動。