[發(fā)明專利]異種材料的激光焊接方法

有效

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• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113001024B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 信紀軍;王維;方志春;吳東;王曦瑤;黎兆鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 松山湖材料實驗室
• 主分類號: B23K26/24
• 分類號: B23K26/24;B23K26/60
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 陳培瓊

本發(fā)明公開了一種異種材料的激光焊接方法，其包括以下步驟：（1）預備需焊接異種材料；（2）預備中間材料；（3）清潔；（4）固定：將中間材料固定在第一種金屬材料和第二金屬材料的接合面之間；（5）焊接；本發(fā)明的激光焊接方法簡易，易于實現(xiàn)，合理在第一種金屬材料和第二金屬材料的焊縫之間添加中間層材料如鎳箔片和相應(yīng)類型金屬粉末薄餅來調(diào)節(jié)異種材料的焊接特性，只需通過較小的焊接熱輸入量以及激光掃描熔池，就能快速實現(xiàn)異種材料的激光焊接，整個焊接過程穩(wěn)定可控，可以有效抑制焊縫中脆性相的生成以及控制焊縫的冶金反應(yīng)，進而減少出現(xiàn)氣孔、裂紋、脆性相以及成形不良等焊接缺陷，焊縫成形美觀，連接牢固，質(zhì)量可靠，焊接效果好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及異種材料焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種異種材料的激光焊接方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的高速發(fā)展，在航空航天、電力企業(yè)、石油化工、氣體工業(yè)以及一些大科學工程等關(guān)乎國計民生、社會進步和國家安全的領(lǐng)域，單一材料制造的產(chǎn)品很難滿足當代工業(yè)發(fā)展的需求。

因此，為了能夠降低制造成本以及發(fā)揮復合結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，異種材料復合構(gòu)件的設(shè)計制造勢在必行。例如在低溫杜瓦的制造過程中，低溫端采用銅腔體用于保持良好的導熱性能保證該區(qū)域的溫度均勻性，室溫端采用不銹鋼材料減少漏熱。聚變堆中包層結(jié)構(gòu)以及偏濾器制造中多為采用不銹鋼/銅等異種材料的焊接及連接技術(shù)，以及航空航天領(lǐng)域鋁/銅等異種材料結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用。異種材料構(gòu)件不可避免的會涉及到焊接，目前，異種材料的焊接主要采用弧焊、高能束焊以及釬焊等方法，然而由于異種材料物理性能、冶金特性以及化學相容性的巨大差異，導致異種材料焊接過程中存在諸多困難，比如說容易出現(xiàn)裂紋、氣孔、脆性相以及合金元素燒損與偏析等問題，所以異種材料的焊接需要采用特殊的焊接工藝以滿足現(xiàn)代制造業(yè)對其日益增長的需求。

激光焊具有高能量密度、較大穿透能力、較小熱輸入量等優(yōu)點，且其焊接速度快、接頭質(zhì)量高以及焊接變形也較小，為此，急需研發(fā)一種異種材料的激光焊接方法，以解決異種材料焊接中的焊縫的強度和韌性低以及易產(chǎn)生焊接缺陷等問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種易于實現(xiàn)，焊接效果好的異種材料的激光焊接方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：一種異種材料的激光焊接方法，其包括以下步驟：

（1）預備需焊接異種材料：預備需要相焊接的第一種金屬材料和第二金屬材料；

（2）預備中間材料：所述中間層材料包括鎳箔片和含有第一種金屬材料或/和第二種金屬材料的片狀本體；鎳箔片用于調(diào)控焊縫的冶金反應(yīng)；鎳箔片和片狀本體的厚度分別為0.1～0.2mm；所述步驟（1）、步驟（2）不分先后順序；

（3）清潔：對第一種金屬材料和第二金屬材料的接合面進行清潔；如采用丙酮進行清洗并烘干，該清潔需在焊接前15分鐘至1小時內(nèi)進行；

（4）固定：將中間材料固定在第一種金屬材料和第二金屬材料的接合面之間；

（5）焊接：預先通過焊接控制系統(tǒng)對焊接工藝參數(shù)進行設(shè)置，如激光功率、焊接速度、激光束掃描半徑和掃描方式等；優(yōu)選采用激光束偏置或激光束掃描的方式來對焊縫進行激光焊縫成形以及熔池的熱輸入和冶金反應(yīng)進行控制，可以有效的抑制氣孔、裂紋、脆性相以及成形不良等焊接缺陷，實現(xiàn)第一種金屬材料和第二種金屬材料的焊接，焊接效果好。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟（2）包括以下步驟：

（2.1）對第一種金屬材料或/和第二種金屬材料進行研磨，獲得金屬粉末；研磨過程中優(yōu)選在惰性氣體環(huán)境內(nèi)進行；

（2.2）采用冷壓成型的方法將金屬粉末壓制成片狀，獲得片狀本體。