The invention provides a heterogeneous metal laser ultrasonic composite welding method and device, combining two high and new technologies: laser welding and ultrasonic consolidation: lap welding heterostructure materials to form lap joints and weld the welding parts by laser welding to achieve connection purposes. When the temperature of the welded joint is 10% to 30% of the melting point of the upper base metal, ultrasonic welding is applied to achieve the efficient connection of the joint. The invention discloses a heterogeneous metal laser ultrasonic composite welding method and device. It can not only overcome the problem of the traditional welding method to form a brittle joint in the welding of heterogeneous materials, but also the single use of high energy beam welding can partially suppress the formation of the intermetallic compound, but the joint strength is still not high. It can overcome the difficulties that ultrasonic consolidation is only suitable for low melting point sheet metal welding.
【技术实现步骤摘要】
一种异质金属激光-超声复合焊接方法及装置
本专利技术属于异质材料焊接
,具体涉及一种异质金属激光-超声复合焊接方法及装置。
技术介绍
钛合金具有比强度高、耐高温及耐腐蚀性等特点,但钛合金价格相对较高制约了其推广与应用;钢具有良好的焊接性、力学性能及成本低等特点,是应用最广泛的金属材料,用部分钢替换钛合金可有效兼顾两种材料的优点。因此,钛合金/钢异种金属焊接结构受到青睐,在航空航天、海洋工程及生物医学等领域获得广泛应用。随着工业发展需要,接头强度要求越来越高。这种高强度异质金属连接接头,在掺杂合金元素的方法下也无法从根本上解决脆性金属的生成,即使采用激光焊接也无法实现高强度连接。这迫切需要在异质材料焊接技术上有新的突破。超声能量具有破碎异质金属所形成的连续脆性化合物层的作用。若经过激光焊接所形成的焊缝再施加超声波焊接,其对构件所形成焊缝外观影响很小。单独对待焊工件施加超声固结,在工件厚度尺寸大,耐热性高,比强度高时,焊接过程中超声波探头的嵌入将严重削弱焊接接头有效截面积,降低接头连接强度。为此如何软化工件成为关键问题,因此在激光焊接过程中随焊超声固结,这会使固结能耗降低、有效连接截面积增大。因为激光焊后焊缝温度较高已经软化,随焊超声固结只需比一般超声波焊接更小的压力,滚焊头可使用滚筒式。该结构刚性好,压力作用在整个固结层与圆柱滚筒接触线上,使本来很小的压力得到分摊。激光焊接过程中,工件所产生的温度会影响超声波焊接,因此要精心考虑两者之间的衔接,在随焊超声固结过程中要做到精确控制激光光斑斑点位置与滚焊头之间的间距。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是异质金 ...
【技术保护点】
一种异质金属激光‑超声复合焊接方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:预处理:将待焊工件界面打磨出金属光泽,丙酮擦拭祛除油污;步骤二:铆接:对搭接接头点焊铆接定位;步骤三:工装夹具夹紧:将已装配待焊工件送至工装夹具处夹紧;步骤四:异种金属ND:YAG脉冲激光焊接:调整好焊接工艺参数,对待焊位置进行焊接;使用焊接工艺参数为:激光焊接电流122A,脉宽15ms,频率2HZ,焊接速度50mm/min,离焦量‑1mm,氩气流量正面与背面均为15L/min;步骤五:异种金属焊接接头超声波固结:在焊接接头温度为上层母材熔点的10%~30%下,激光焊接时随焊超声固结,滚柱焊头在被焊层上滚动,对滚柱焊头施加压力,压向被焊层,并同时在滚柱焊头轴线方向施加超声振动,直至焊接作业完成。
【技术特征摘要】
1.一种异质金属激光-超声复合焊接方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:预处理:将待焊工件界面打磨出金属光泽,丙酮擦拭祛除油污;步骤二:铆接:对搭接接头点焊铆接定位;步骤三:工装夹具夹紧:将已装配待焊工件送至工装夹具处夹紧;步骤四:异种金属ND:YAG脉冲激光焊接:调整好焊接工艺参数,对待焊位置进行焊接;使用焊接工艺参数为:激光焊接电流122A,脉宽15ms,频率2HZ,焊接速度50mm/min,离焦量-1mm,氩气流量正面与背面均为15L/min;步骤五:异种金属焊接接头超声波固结:在焊接接头温度为上层母材熔点的10%~30%下,激光焊接时随焊超声固结,滚柱焊头在被焊层上滚动,对滚柱焊头施加压力,压向被焊层,并同时在滚柱焊头轴线方向施加超声振动,直至焊接作业完成。2.如权利要求1所述的一种异质金属激光-超声复合焊接装置,其特征在于:包括机床工作台(1)、超声波固结装置(2)和ND:Y...
【专利技术属性】
技术研发人员:张义福,张华,张海涛,朱政强,
申请(专利权)人:南昌大学,
类型:发明
国别省市:江西,36
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