[發明專利]一種用于鋁/鋼異種金屬的激光深熔點焊工藝

在審

• 申請號: 202110432821.2
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113199147A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 楊瑾;于治水;張華;劉紅兵;趙一璇;高延峰;肖睿
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: B23K26/22
• 分類號: B23K26/22;B23K26/60;B23K26/14;B23K103/20
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 李新新

本發明涉及一種用于鋁/鋼異種金屬的激光深熔點焊工藝，所述異種金屬分別為鋁合金和鋼，所述工藝具體為：采用搭接法將鋼置于鋁合金上，之后在保護氣體的環境下進行激光深熔點焊，最終在深熔點焊的焊接頭處形成錐形熔合區的鋼/鋁接頭，得到鋁/鋼異種金屬焊件。與現有技術相比，本發明簡單方便、成本低廉、容易操作、操作方便靈活、過程控制簡便、焊接效率高，不需要使用螺栓或鉚釘，即可形成錐形熔合區，實現自鉚焊接的方法，有效提高鋼/鋁合金焊接接頭的焊接強度，成功地提高了力學性能，滿足鋼和鋁合金異種金屬焊接頭的使用要求。

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，具體涉及一種用于鋁/鋼異種金屬的激光深熔點焊工藝。

背景技術

鋁合金因具有良好的抗腐蝕性、成型性，無磁性、優良的耐腐蝕性、低溫性等優點而被廣泛地應用于工業領域，鋼是最常用的一種金屬材料，由于其具有良好的經濟性，因此適用于大批量生產，同樣被廣泛地應用于工業領域。

鋼、鋁兩種材料的焊接加工在工業領域中具有廣泛應用，但是鋼與鋁具有不同的物理性能(如熔化溫度、熱膨脹率和導電性)，因此鋼/鋁異種金屬在焊接過程中不可避免地生成脆硬的鋼-鋁金屬間化合物，極大降低了焊接頭的強度。雖然鋼與鋁的焊接已經得到了廣泛的研究，但不同鋼與鋁材料的成功焊接仍是非常具有挑戰性。目前，鋁/鋼焊接的實現方法多種多樣，如電弧焊、攪拌摩擦焊、電阻點焊、超聲波點焊、激光焊接等。基于以上方法的新型鋁/鋼點焊技術也接連出現，如冷噴涂中間層法電阻點焊、自沖鉚接和電阻單元焊等，但是這些方法都有很多的局限性，如增加耗材、提高過程和焊接設備的成本等。

因此，仍需對現有的鋼/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。

專利CN102145420A公開了一種異種合金激光深熔釬焊方法，屬激光材料加工技術領域。焊接時，聚焦的激光束(1)作用在高熔點母材(5)一側實現深熔焊接；控制激光束(1)與界面(6)在高熔點母材表面上的距離d以及激光束(1)與法線的夾角θ，在高熔點母材側靠近界面(6)處形成高熔點母材固態中間層(2)，通過高熔點母材固態中間層(2)的熱傳導使低熔點母材(4)熔化，熔化的低熔點母材層(3)鋪展浸潤高熔點母材(5)，實現異種合金的激光深熔釬焊連接。

本發明和該專利的不同點在于：

1.焊接方法不同，該專利中采用的激光深熔釬焊是對高熔點母材進行深熔焊，通過熱傳導的作用到低熔點母材使其熔化而形成釬焊，而本發明是直接進行深熔焊，并沒有涉及到釬焊。

2.搭接方式不同，該專利的激光深熔釬焊采用的是對接，而本發明的激光深熔點焊是搭接。

3.焊接形式不同，該專利的激光深熔釬焊采用的是縫焊，而本發明的激光深熔點焊采用的是點焊。

4.連接機理不同，該專利的激光深熔釬焊接頭只有冶金結合，而本發明的激光深熔點焊是機械連接和冶金結合一起作用于接頭。

該專利的不足：

1.工藝流程相對復雜，需要控制距離以及調整激光的角度。

2.沒有進行力學性能測試。

發明內容

本發明的目的就是提供一種用于鋁/鋼異種金屬的激光深熔點焊工藝，有效提高鋼/鋁合金焊接接頭的焊接強度，成功地提高了力學性能，滿足鋼和鋁合金異種金屬焊接頭的使用要求。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種用于鋁/鋼異種金屬的激光深熔點焊工藝，所述異種金屬分別為鋁合金和鋼，所述工藝具體為：采用搭接法將鋼置于鋁合金上，之后在保護氣體的環境下進行激光深熔點焊，最終在深熔點焊的焊接頭處形成錐形熔合區的鋼/鋁接頭，得到鋁/鋼異種金屬焊件。