[發明專利]一種減少鐵鎳合金激光焊接氣孔的方法

在審

• 申請號: 202210146856.4
• 申請日: 2022-02-17
• 公開（公告）號: CN114367742A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 劉紅兵;李一凡;楊磊
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: B23K26/24
• 分類號: B23K26/24;B23K26/244;B23K26/32;B23K26/60;B23K26/70
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 季申清

本發明公開了一種減少鐵鎳合金激光焊接氣孔的方法，其特征在于：包括如下步驟：100：清洗打磨鐵鎳合金；200：對鐵鎳合金表面進行噴丸處理，使鐵鎳合金的上下表面及待焊的截面具有一定的粗糙度，粗糙度范圍為1.0μm?2.5μm；300：按搭接自熔焊或對接自熔焊的方式對工件進行裝配；400：將激光作用在具有一定粗糙度的鐵鎳合金表面上，沿預設焊接方式和軌跡來進行焊接。

技術領域：

本發明涉及一種金屬激光焊接的技術領域，尤其涉及一種減少鐵鎳合金激光焊接氣孔以及提高焊縫熔深的方法。

背景技術：

在現有技術中，Invar36合金、Invar42等鐵鎳合金有極低的熱膨脹系數，廣泛應用于航天設備、精密儀器、鐘表、地震蠕變儀、電視影罩架、電機閥門、液化天然氣儲罐和防磁手表等需要高尺寸穩定性的領域。

鐵鎳合金薄板通常采用弧焊即可完成焊接，鐵鎳合金厚板通常采用MIG焊方法，在接頭處開坡口，然后進行MIG填絲焊，但是MIG焊的熱輸入大易造成工件的變形且填絲焊會導致熱膨脹系數的不匹配，降低焊接質量。

另外，鐵鎳合金中有較高的鎳含量，熔池流動性較差，氣體在熔池中不易排出，易產生缺陷。

而激光焊接具有能量密度高，熱輸入小且效率高等優點，使用激光焊接厚板可省略開坡口和填絲過程，降低焊接成本的同時，也不會影響鐵鎳合金的熱膨脹系數。

激光作為熱源進行焊接的原理是通過高能量的激光光束照射合金表面，合金吸收激光的能量，溫度迅速升高，發生熔化和蒸發形成熔池。但是實際情況中，激光光束照射在合金表面時，僅有一部分能量被吸收，其他能量被反射開來，同時，激光照射下金屬蒸發產生蒸汽，易產生焊接氣孔等缺陷。

而在減少激光焊接焊縫氣孔的問題上，在專利號：US20190262942A1的專利中描述了一種激光深熔焊方法及裝置，通過雙束激光的方法，第一束激光在材料表面加工出匙孔，第二束激光在其基礎上進行深熔焊接，這種方法可以達到焊接質量好，熔深高等效果。

但是上述方法的實現成本較高，而且沒有考慮到金屬對激光能量的吸收率問題，對粗糙度的范圍也沒有限定，實際可操作性不強。

因此目前需要一種可提供良好焊接質量的激光焊接鐵鎳合金的方法。

發明內容：

本發明本旨在克服上述背景技術中提出的問題，本發明的目的在于提供一種減少激光焊接鐵鎳合金氣孔的方法。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種減少鐵鎳合金激光焊接氣孔的方法，其特征在于：包括如下步驟：

S100：清洗打磨鐵鎳合金；

S200：對鐵鎳合金表面進行噴丸處理，使鐵鎳合金的上下表面及待焊的截面具有一定的粗糙度，粗糙度范圍為1.0μm-2.5μm；

S300：按搭接自熔焊或對接自熔焊的方式對工件進行裝配；

S400：將激光作用在具有一定粗糙度的鐵鎳合金表面上，沿預設焊接方式和軌跡來進行焊接。

在一些實施例中，在所述步驟S100中，所述鐵鎳合金為Invar36、Invar42及NILO365合金。

在一些實施例中，在所述步驟S200中，所述的噴丸處理采用壓縮空氣驅動丸粒噴丸法或激光噴丸法。

在一些實施例中，在所述步驟S200中，噴丸處理的鐵鎳合金表面是搭接自熔焊中焊接區域的上表面或對接自熔焊中焊接區域的上表面、下表面及焊接截面。

在一些實施例中，步驟S300中，所述搭接自熔焊的方式不使用背部保護氣，所述對接自熔焊的方式使用背部保護氣。

與現有技術相比，本發明的主要有益效果在于：