[發明專利]一種銅鎳合金與不銹鋼激光焊接裝置及工藝

在審

• 申請號: 202310060056.5
• 申請日: 2023-01-13
• 公開（公告）號: CN116060762A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 雷小偉;廖志謙;高奇;陳利陽
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: B23K26/12
• 分類號: B23K26/12;B23K26/24;B23K26/70;B23K26/08;B23K103/22
• 代理公司: 北京市中聯創和知識產權代理有限公司 11364
• 代理人: 趙肖良;姚永鋒

本發明提供一種銅鎳合金與不銹鋼激光焊接裝置及工藝，激光發射裝置、氣體保護裝置和控制裝置；所述激光發射裝置包括激光焊槍和光纖，所述激光焊槍用于發射激光對工件進行焊接；所述氣體保護裝置包括吹氣保護腔，所述吹氣保護腔用于向不銹鋼工件一側噴射第一保護氣，向銅鎳合金工件一側噴射第二保護氣；所述控制裝置用于控制激光發射裝置和氣體保護裝置的運行參數和活動軌跡，本申請所述的銅鎳合金與不銹鋼激光焊接裝置及工藝，能夠降低焊接中熔池兩側的溫度差，減少焊接中產生的工藝性氣孔，降低氣孔率，實現激光焊接能量在不銹鋼工件側和銅鎳合金工件側的精準分配，避免由于熔合比失衡而出現熱裂紋，實現焊縫的良好成型。

技術領域

本發明涉及激光焊接技術領域，具體而言，涉及一種銅鎳合金與不銹鋼激光焊接裝置及工藝。

背景技術

銅鎳合金主要由銅、鎳組成，銅、鎳均為面心立方晶體結構，兩元素的元素電負性和原子半徑都相近，使其形成無限固溶體，為單一α相。由于銅、鎳的各相基本屬性相近，且在任何成分下都能無限互溶，使得銅鎳合金在熱變形過程中不會發生相轉變，從而降低了成型及焊接過程對銅鎳合金耐蝕性能及機械性能的影響。

當Ni的質量分數在10％～30％時，通常稱為“白銅”，此時合金的鈍化區間較寬，耐腐蝕性能最好，且該合金還具有超強的耐海水沖刷腐蝕性能，被稱為“海洋工程合金”；當Ni的質量分數達到60％時，稱為蒙乃爾合金，其對氫氟酸、鹽酸、硫酸以及其派生物均有著優良的耐蝕性，應用場合更為嚴苛。不銹鋼也常用于對腐蝕有中等要求的各個場合，因此，銅鎳合金以及不銹鋼廣泛應用于船舶與海洋工程、石油化工、電力能源、醫藥食品等行業。

隨著工業技術的不斷進步，銅鎳合金與不銹鋼異種金屬焊接需求不斷增多，焊接厚度也不斷增厚，傳統工藝采用在不銹鋼側增加Ni過渡層的焊接方法，其在焊接質量穩定性、焊接效率、以及焊接成本上已經不能滿足發展需求，因此急需研發新型的焊接技術，實現銅鎳合金與不銹鋼異種金屬的高效、高質量焊接。

近年激光焊接技術發展迅速，激光焊接的能量密度可達1012J/m3，不但能量密度高，而且可實現熱輸入精準控制，同時易實現自動化，有望解決上述技術瓶頸，隨著板厚增加，銅鎳合金與不銹鋼異種金屬由于物理差異較大，激光焊接難度隨之增加，不但焊接成型難以控制，同時焊接過程中由于熔合比失控也會帶來一系列的質量問題，以B10和316不銹鋼焊接為例，較低的熱輸入，會導致成型差，較高的熱輸入又會導致B10側咬邊嚴重、燒穿等缺陷，較大的熔合比也會導致產生不可控金屬化合物，形成滲透裂紋和液化裂紋，同時，焊接過程中的氣孔，尤其是“工藝性氣孔”也無法得到有效控制，以上問題嚴重制約了激光焊接技術在銅鎳合金與不銹鋼異種金屬上的應用，阻礙了行業發展。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種銅鎳合金與不銹鋼激光焊接裝置及工藝以解決現有技術中銅鎳合金與不銹鋼在激光焊接時焊縫無法良好成型，以及出現裂紋或氣孔等缺陷問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種銅鎳合金與不銹鋼激光焊接裝置，包括

激光發射裝置、氣體保護裝置和控制裝置；

所述激光發射裝置包括激光焊槍和光纖，所述光纖用于向激光焊槍提供能量，所述激光焊槍用于發射激光對工件進行焊接；

所述氣體保護裝置包括吹氣保護腔，所述吹氣保護腔包括第一吹氣保護腔和第二吹氣保護腔，所述第一吹氣保護腔用于向不銹鋼工件一側噴射第一保護氣，所述第二吹氣保護腔用于向銅鎳合金工件一側噴射第二保護氣；

所述控制裝置用于控制激光發射裝置和氣體保護裝置的運行參數和活動軌跡。

本申請所述的銅鎳合金與不銹鋼激光焊接裝置，能夠有效降低焊接過程中熔池兩側的溫度差，減少焊接過程中產生的工藝性氣孔，降低氣孔率，實現激光焊接能量在不銹鋼工件側和銅鎳合金工件側的精準分配，避免由于熔合比失衡而出現熱裂紋，實現焊縫的良好成型。