一种铝铜异种金属的激光焊接方法技术

本发明专利技术涉及金属焊接技术领域，本发明专利技术提出一种铝铜异种金属的激光焊接方法，包括如下步骤：1)选用铜板作为焊接母材，铝板作为焊件，焊丝选用Zn‑22％Al药芯焊丝，焊接过程中的保护气体为Ar；2)用砂纸打磨母材和焊材表面，用高纯度乙醇擦拭其表面，然后吹干；3)将铜板置于夹具上，将铝板搭接在铝板上，搭接宽度为10mm，然后用夹具将两块板材固定；4)调节激光与工件表面呈90°，调节输送焊丝使得焊丝在激光束前端并且与工件呈45°，用氩气吹向焊接行走路径；5)进行激光镕钎焊，焊接工艺参数为：激光功率2000～2800W，焊接速度3～7mm/s，激光束偏移量‑1～+1mm(偏向铜侧为+)，气体流量20～25L/min，离焦量+30mm，送丝速度300cm/min。

A Laser Welding Method for Aluminum-Copper Dissimilar Metals

【技术实现步骤摘要】
一种铝铜异种金属的激光焊接方法
本专利技术涉及金属焊接
，尤其涉及到一种铝铜异种金属的激光焊接方法。
技术介绍
我国的现有的铜资源已经无法满足工业发展和经济建设的需求，以至于我国每年需要大量进口铜资源来弥补工业需求。另一方面，铜的价格也逐年升高，这促使科技工作者需求铜的替代品。在已发现的金属中，铝及其铝合金具有和铜相似的性质，铝及其铝合金不仅具有高的比强度、比模量、疲劳强度和耐腐蚀稳定性，而且具有良好的导电性、导热性、成形性和焊接性能，同时价格又低，从而成为航空、航天、船舶、铁路及武器装备等工业中应用广泛的有色金属结构材料。在以铝代铜的应用中，铝/铜连接是必由之路。但由于铝和铜之间物理性能存在很大差异，获得良好的接头质量十分困难。热导率的差异、热膨胀系数的差异、熔点及沸点的差异、化学性能差异都是二者进行焊接的难点。现有的铝铜焊接方法有MIG、TIG的熔化焊，摩擦焊，钎焊等。激光熔钎焊的主要优点是速度快、深度大、变形小；能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。通过高能量密度的激光束可以减小焊接热影响区和热输入，能够大大提高焊接接头的性能，改善焊缝组织。
技术实现思路
激光熔钎焊的主要优点是速度快、深度大、变形小；能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。通过高能量密度的激光束可以减小焊接热影响区和热输入，能够大大提高焊接接头的性能，改善焊缝组织。本专利技术就运用了激光熔钎焊技术，实现了铝铜异种金属的完美焊接。具体方案如下：一种铝铜异种金属的激光焊接方法，包括如下步骤：1)选用铜板作为焊接母材，铝板作为焊件，焊丝选用Zn-22％Al药芯焊丝，焊接过程中的保护气体为Ar；2)用砂纸打磨母材和焊材表面，用高纯度乙醇擦拭其表面，然后吹干；3)将铜板置于夹具上，将铝板搭接在铝板上，搭接宽度为10mm，然后用夹具将两块板材固定；4)调节激光与工件表面呈90°，调节输送焊丝使得焊丝在激光束前端并且与工件呈45°，用氩气吹向焊接行走路径；5)进行激光镕钎焊，焊接工艺参数为：激光功率2000～2800W，焊接速度3～7mm/s，激光束偏移量-1～+1mm(偏向铜侧为+)，气体流量20～25L/min，离焦量+30mm，送丝速度300cm/min；6)焊后检测与分析：对接头表面成型、截面形貌、微观组织、力学性能和断裂行为进行检测和分析。进一步的，所述铝板为6061工业纯铝，所述铜板为T2紫铜。进一步的，在步骤5)中，其焊接工艺参数为激光功率2400～2800W，焊接速度6～7mm/s,激光束偏移量-0.5mm～+0.5mm，气体流量25L/min，离焦量+30mm，送丝速度300cm/min。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用激光焊，大大降低了焊接热输入，减小了热影响区的范围，减小了板材的热变形；本专利技术采用激光填丝熔钎焊，可以改善焊缝的组织，提高焊缝的性能，并能一定程度抑制铝铜金属氧化物的形成；铝铜的熔点差异大，本专利技术通过改变激光束的偏移量来调整焊接过程的能量分布，很好的解决了这一问题。附图说明图1为焊接示意图图2为实施例二焊缝宏观图图3为实施例二横截面形貌具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本专利技术。实施例一：一种铝铜异种金属的激光焊接方法，包括如下步骤：1)焊接母材选用T2铜板，机械加工规格为100×50×1mm，1060铝板作为焊件，机械加工规格为100×50×1mm，焊丝选择直径为1.6mm的Zn-22％Al药芯焊丝，保护气为Ar(99.99％纯度)，使用激光器为IPG-YLS-5000，送丝系统为WF-007A冷填丝机；2)用砂纸打磨母材和焊件表面，用高纯度乙醇擦拭其表面，用烘干机吹干；3)将铜板置于夹具上，把铝板搭接在铝板上，搭接宽度为10mm，然后用夹具将两块板材固定,防止焊接过程中板材的移动；4)调节激光与工件表面呈90°，调节输送焊丝使焊丝在激光束前端并与工件呈45°，气体吹向焊接行走路径；5)进行激光熔钎焊，焊接工艺参数如下：激光功率2400W，焊接速度6mm/s，激光束偏移量+1mm(偏向铜侧为+)，气体流量25L/min，离焦量+30mm，送丝速度300cm/min，，焊丝距离上板的偏移量范围为1.5～3.0mm。在此工艺下进行焊接，无明显缺陷，焊接接头力学性能也可达到要求。实施例二：一种铝铜异种金属的激光焊接方法，包括如下步骤：1)焊接母材选用T2铜板，机械加工规格为100×50×1mm，1060铝板作为焊件，机械加工规格为100×50×1mm，焊丝选择直径为1.6mm的Zn-22％Al药芯焊丝，保护气为Ar(99.99％纯度)，使用激光器为IPG-YLS-5000，送丝系统为WF-007A冷填丝机；2)用砂纸打磨母材和焊件表面，用高纯度乙醇擦拭其表面，用烘干机吹干；3)将铜板置于夹具上，把铝板搭接在铝板上，搭接宽度为10mm，然后用夹具将两块板材固定,防止焊接过程中板材的移动；4)调节激光与工件表面呈90°，调节输送焊丝使焊丝在激光束前端并与工件呈45°，气体吹向焊接行走路径；5)进行激光熔钎焊，焊接工艺参数如下：激光功率2600W，焊接速度4mm/s，激光束偏移量+0.5mm(偏向铜侧为+)，气体流量25L/min，离焦量+20mm，送丝速度300cm/min，，焊丝距离上板的偏移量范围为1.5～3.0mm。在此工艺下进行焊接，焊缝无明显缺陷，各项性能数据均优于上述实例。以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝铜异种金属的激光焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：1)选用铜板作为焊接母材，铝板作为焊件，焊丝选用Zn‑22％Al药芯焊丝，焊接过程中的保护气体为Ar；2)用砂纸打磨母材和焊材表面，用高纯度乙醇擦拭其表面，然后吹干；3)将铜板置于夹具上，将铝板搭接在铝板上，搭接宽度为10mm，然后用夹具将两块板材固定；4)调节激光与工件表面呈90°，调节输送焊丝使得焊丝在激光束前端并且与工件呈45°，用氩气吹向焊接行走路径；5)进行激光镕钎焊，焊接工艺参数为：激光功率2000～2800W，焊接速度3～7mm/s，激光束偏移量‑1～+1mm(偏向铜侧为+)，气体流量20～25L/min，离焦量+30mm，送丝速度300cm/min；6)焊后检测与分析：对接头表面成型、截面形貌、微观组织、力学性能和断裂行为进行检测和分析。

【技术特征摘要】
1.一种铝铜异种金属的激光焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：1)选用铜板作为焊接母材，铝板作为焊件，焊丝选用Zn-22％Al药芯焊丝，焊接过程中的保护气体为Ar；2)用砂纸打磨母材和焊材表面，用高纯度乙醇擦拭其表面，然后吹干；3)将铜板置于夹具上，将铝板搭接在铝板上，搭接宽度为10mm，然后用夹具将两块板材固定；4)调节激光与工件表面呈90°，调节输送焊丝使得焊丝在激光束前端并且与工件呈45°，用氩气吹向焊接行走路径；5)进行激光镕钎焊，焊接工艺参数为：激光功率2000～2800W，焊接速度3～7mm/s，激光束偏移量-1～+1mm(偏向铜侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张培磊，谈杰，叶欣，卢庆华，闫华，于治水，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31