一种非晶合金、其激光焊接方法以及焊接辅助装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种非晶合金、其激光焊接方法以及焊接辅助装置，涉及激光焊接技术领域。非晶合金激光焊接方法包括：将待焊件进行激光焊接并对焊缝处进行冷却，在激光焊接时根据如下公式调节热输入E，热输入E＝T×E0；其中：热输入E为激光功率和焊接速度之间的比值，单位为J/mm，激光功率单位为W，焊接速度单位为mm/s；T为待焊件的实际厚度，单位为mm；E0为待焊件的基础厚度为1mm时对应的基础热输入，且基础热输入为5.5‑6.2J/mm。焊接辅助装置能够在焊接过程中对待焊件进行冷却，使热影响区的热量快速传导，有利于解决非晶接头晶化问题。

A kind of amorphous alloy, its laser welding method and welding auxiliary device

【技术实现步骤摘要】
一种非晶合金、其激光焊接方法以及焊接辅助装置
本专利技术涉及激光焊接
，且特别涉及一种非晶合金、其激光焊接方法以及焊接辅助装置。
技术介绍
非晶合金具有高强度、高硬度、耐腐蚀等优点，在消费电子、医疗器械、汽车制造等领域具有可观的应用价值。随着应用需求的提高，非晶合金朝着大尺寸和与晶态材料的复合使用的方向发展。但由于非晶合金的制备需要急速冷却，而急速冷却只有在非晶合金尺寸较小时才能够实现，所以非晶合金尺寸目前都比较小，一般在毫米或厘米级。另外在室温下，承受过高的剪切力时，非晶合金中裂纹会迅速扩展最后导致其像玻璃一样发生毁灭性的脆断。这种脆断特性限制了非晶合金的机加工，从而不能通过机加工的方式实现大尺寸非晶合金的组合装配以及与晶态材料的复合使用。这些问题大大限制了非晶合金在工程领域内的应用，因此，开发非晶合金的连接技术能够有效解决非晶合金尺寸较小问题，对于非晶合金的广泛应用具有重要意义。然而，由于非晶合金内部原子处于亚稳态，且材料热稳定性差，在焊接过程中长时间处于高于玻璃转化温度的条件下，容易产生晶化现象，导致其力学性能急剧下降，从而削弱了非晶合金的优异性能，制约了非晶合金在工程应用中的发展。非晶合金焊接方法主要有摩擦焊、闪光焊、爆炸焊、扩散焊、电子束焊和激光焊等。其中，激光焊接具有高能量密度热源，具有焊速快、热影响区小等优点，可利用激光焊接技术对镍基、镁基和钛基等非晶合金进行高效焊接。然而，非晶合金焊接需要解决焊缝的晶化问题，以保证焊接接头具备非晶的优异性能，尽管通过现有工艺优化能够实现具有良好形貌的焊接接头，但是焊缝中的晶化问题仍然难以完全解决。因此，非晶合金的激光焊接技术需进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种非晶合金及其激光焊接方法，旨在避免焊缝晶化问题的出现。本专利技术的另一目的在于提供一种焊接辅助装置，其能够在焊接过程中对待焊件进行冷却，其能够使热影响区的热量快速传导，有利于解决非晶接头晶化问题。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出了一种非晶合金激光焊接方法，包括如下步骤：将待焊件进行激光焊接并对焊缝处进行冷却，在激光焊接时根据如下公式调节热输入E，热输入E＝T×E0；其中：热输入E为激光功率和焊接速度之间的比值，单位为J/mm，激光功率单位为W，焊接速度单位为mm/s；T为待焊件的实际厚度，单位为mm；E0为待焊件的基础厚度为1mm时对应的基础热输入，且基础热输入为5.5-6.2J/mm；优选地，在T≤1mm时，控制焊接速度为125-135mm/s，激光功率为720-750W；优选地，在1mm≤T<2mm时，控制焊接速度为120-140mm/s，激光功率为1500-1550W；优选地，在2mm≤T<3mm时，控制焊接速度为120-135mm/s，激光功率为2200-2250W。本专利技术还提出一种用于实施上述非晶合金激光焊接方法的焊接辅助装置，包括冷却装置主体，冷却装置主体的顶部为焊接平台，冷却装置主体上设置有冷却剂进口、冷却剂出口和连通冷却剂进口和冷却剂出口的冷却剂内部通道。本专利技术还提出一种非晶合金，其应用上述非晶合金激光焊接方法焊接而得；优选地，非晶合金的焊缝为非晶化焊缝。本专利技术实施例提供一种非晶合金及其激光焊接方法的有益效果是：其通过在激光焊接时对待焊件进行冷却，并通过调控激光功率和焊接速度，使焊接过程的热影响区在焊接过程中热量快速传导，避免了非晶接头晶化问题的出现。本专利技术还提供了一种用于实施上述非晶合金激光焊接方法的焊接辅助装置，其能够在焊接过程中对待焊件进行冷却，使热影响区的热量快速传导，有利于解决非晶接头晶化问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的焊接辅助装置的正视方向的内部结构图；图2为图1中焊接辅助装置的侧视图；图3为图1中焊接辅助装置的俯视图；图4为非晶合金接头截面形貌表征图；图5为非晶合金接头X射线衍射表征图；图6为无壳体保护下的焊缝实物图；图7为有壳体保护下的焊缝实物图；图8为对比例中未焊透的焊缝实物图；图9为对比例中未焊透的焊缝实物图；图10为对比例中晶化严重的焊缝实物图。图标：100-焊接辅助装置；101-焊接平台；102-夹紧固定螺丝；110-冷却装置主体；111-冷却剂进口；112-冷却剂出口；113-冷却剂内部通道；114-焊缝凹槽；120-固定夹具；121-第一夹具；122-第二夹具；130-壳体；131-保护气进口；140-底座。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例提供的一种非晶合金、其激光焊接方法以及焊接辅助装置进行具体说明。本专利技术实施例提供的一种非晶合金激光焊接方法，其包括如下步骤：将待焊件进行激光焊接并对焊缝处进行冷却，在激光焊接时根据如下公式调节热输入E，热输入E＝T×E0；其中：热输入E为激光功率和焊接速度之间的比值，单位为J/mm，激光功率单位为W，焊接速度单位为mm/s；T为待焊件的实际厚度，单位为mm；E0为待焊件的基础厚度为1mm时对应的基础热输入，且基础热输入为5.5-6.2J/mm。需要说明的是，专利技术人通过在激光焊接的同时对待焊件的焊缝处进行冷却，并调控激光功率和焊接速度，使热输入E控制在一定范围内，能够使非晶合金的焊接部位特别是热影响区的热量快速传导，从而避免了非晶接头晶化问题的出现。具体地，根据待焊件的厚度调节热输入E，如厚度为2mm时实际热输入为基础热输入的2倍，即11-12.4；如厚度为1.5mm时实际热输入为基础热输入的1.5倍，即8.25-9.3。非晶合金的实际厚度与基础厚度的比值与实际热输入与基础热输入的比值相适应即大致相等。优选地，在T≤1mm时，控制焊接速度为125-135mm/s，激光功率为720-750W；优选地，在1mm≤T<2mm时，控制焊接速度为120-140mm/s，激光功率为1500-1550W；优选地，在2mm≤T<3mm时，控制焊接速度为120-135mm/s，激光功率为2200-2250W。在待焊件的厚度不同时，焊接速度和激光功率的取值范围也控制在一定的范围内为宜。优选地，对焊缝处进行冷却是将待焊件置于冷却装置上，其中，冷却装置上设置有冷却剂通道；优选地，冷却装置的材质为黄铜、紫铜或黄金。通过黄铜或黄金材质的冷却装置提升热传导速率，能够进一步将热影响区的热量快速传导。优选地，待焊件与冷却装置的接触面上设置有用于与焊缝位置对应的焊缝凹槽，焊缝凹槽能够避免在焊接过程中待焊件和冷却装置焊接为一起。具体地，冷却剂的温度为10-20℃；优选地，冷却剂为冷却水或液氮。在其他实施例中也可以为冷却用油等冷却介质，一般满足不和冷却装置的材质发生反应的介质均可作为冷却剂使用。一般冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非晶合金激光焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：将待焊件进行激光焊接并对焊缝处进行冷却，在激光焊接时根据如下公式调节热输入E，热输入E＝T×E0；其中：热输入E为激光功率和焊接速度之间的比值，单位为J/mm，激光功率单位为W，焊接速度单位为mm/s；T为待焊件的实际厚度，单位为mm；E0为待焊件的基础厚度为1mm时对应的基础热输入，且基础热输入为5.5‑6.2J/mm；优选地，在T≤1mm时，控制焊接速度为125‑135mm/s，激光功率为720‑750W；优选地，在1mm≤T<2mm时，控制焊接速度为120‑140mm/s，激光功率为1500‑1550W；优选地，在2mm≤T<3mm时，控制焊接速度为120‑135mm/s，激光功率为2200‑2250W。

【技术特征摘要】
1.一种非晶合金激光焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：将待焊件进行激光焊接并对焊缝处进行冷却，在激光焊接时根据如下公式调节热输入E，热输入E＝T×E0；其中：热输入E为激光功率和焊接速度之间的比值，单位为J/mm，激光功率单位为W，焊接速度单位为mm/s；T为待焊件的实际厚度，单位为mm；E0为待焊件的基础厚度为1mm时对应的基础热输入，且基础热输入为5.5-6.2J/mm；优选地，在T≤1mm时，控制焊接速度为125-135mm/s，激光功率为720-750W；优选地，在1mm≤T<2mm时，控制焊接速度为120-140mm/s，激光功率为1500-1550W；优选地，在2mm≤T<3mm时，控制焊接速度为120-135mm/s，激光功率为2200-2250W。2.根据权利要求1所述的非晶合金激光焊接方法，其特征在于，对焊缝处进行冷却是将待焊件置于冷却装置上，其中，所述冷却装置上设置有冷却剂通道；优选地，所述冷却装置的材质为黄铜、紫铜或黄金；优选地，所述待焊件与所述冷却装置的接触面上设置有用于与焊缝位置对应的焊缝凹槽。3.根据权利要求2所述的非晶合金激光焊接方法，其特征在于，所述冷却剂的温度为10-20℃；优选地，所述冷却剂为冷却水或液氮。4.根据权利要求1所述的非晶合金激光焊接方法，其特征在于，焊接过程在保护气的气氛中进行；优选地，所述保护气为氩气。5.根据权利要求1所述的非晶合金激光焊接方法，其特征在于，所述非晶合金选自锆基合金、镁基合金、铁基合金、镍基合金和铝基合金中的任意一种。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海燕，马焰议，张宇鹏，余陈，徐望辉，易耀勇，
申请(专利权)人：广东省焊接技术研究所广东省中乌研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44