一种锆基非晶金属材料和不锈钢材料的激光焊接方法技术

本发明专利技术提供了一种锆基非晶金属材料与不锈钢材料的激光焊接方法，包括以下步骤：将不锈钢材料和锆基非晶材料进行激光焊接；所述激光焊接的过程中，调节激光的焦点位于焊接平面以下0.15～0.60mm处，且至不锈钢材料与锆基非晶材料连接缝隙向不锈钢方向偏离1/4～1/2处；所述激光的单点能量为0.8～15J，所述激光的单电脉冲不小于2毫秒；所述激光的出光频率不大于20Hz。本申请通过焊接过程中上述参数的控制，避免了锆基非晶金属材料的晶化现象，使得不锈钢材料和锆基非晶金属材料焊接后的焊缝强度得到了提高。强度得到了提高。

【技术实现步骤摘要】
一种锆基非晶金属材料和不锈钢材料的激光焊接方法


[0001]本专利技术涉及锆基非晶材料制备
，尤其涉及一种锆基非晶金属材料和不锈钢材料的激光焊接方法。

技术介绍

[0002]锆基非晶金属材料具有强度高、硬度高、模量低、弹性好、压铸成型尺寸精密高以及耐腐蚀等特点，因此，其在精密金属结构件领域有着广阔的应用前景。
[0003]锆基非晶金属材料成本高、不能直接成型大尺寸结构产品、硬度高、没有塑性、不能冲压、机械加工难度高，由此限制了锆基非晶的应用。不锈钢具有相对成本低、易加工、尺寸精度高以及耐腐蚀等特点，可以和锆基非晶形成互补。但两种金属的熔点差异大，锆基非晶在高温环境下容易晶化等原因，两种金属焊接的后的焊缝强度极低，无法满足产品强度要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题在于提供一种锆基非晶金属材料与不锈钢材料的激光焊接方法，该激光焊接方法可以极大提高焊接拉伸强度。
[0005]有鉴于此，本申请提供了一种锆基非晶金属材料与不锈钢材料的激光焊接方法，包括以下步骤：
[0006]将不锈钢材料和锆基非晶材料进行激光焊接；
[0007]所述激光焊接的过程中，调节激光的焦点位于焊接平面以下0.15～0.60mm处，且至不锈钢材料与锆基非晶材料连接缝隙向不锈钢方向偏离1/4～1/2处；所述激光的单点能量为0.8～15J，所述激光的单电脉冲不小于2毫秒；所述激光的出光频率不大于20Hz。
[0008]优选的，所述激光焊接前还包括：
[0009]将所述不锈钢材料和锆基非晶材料的焊接面压紧，并紧压在铜基的焊接治具底板上。
[0010]优选的，在激光焊接的过程中，调整激光焊接的速度与频率，使两焊点之间的重叠率大于30％。
[0011]优选的，所述不锈钢材料的厚度不大于2mm。
[0012]优选的，所述锆基非晶金属材料的厚度不大于2mm。
[0013]优选的，在激光焊接过程中，调整激光焊接的单点能量和脉宽，使每个焊点完全穿透焊接材料，并与铜基的焊接治具产生小于0.10毫米深的焊点。
[0014]优选的，所述激光焊接在氩气保护气氛下进行。
[0015]本申请提供了一种锆基非晶金属材料与不锈钢材料的激光焊接方法，其通过限定激光焊接过程中的相关参数，通过激光焊接的焊点穿透达到快速冷却、激光离焦降低能量密度、焊点偏离焊缝使不锈钢和锆基非晶充分融合相互扩散等方法，将不锈钢与锆基非晶的焊接拉伸强度从120MPa提升到210MPa，拓宽了锆基非晶的应用范围。
附图说明
[0016]图1为本专利技术锆基非晶金属材料与不锈钢材料的激光焊接示意图；
[0017]图2为本专利技术实施例1和对比例1激光焊接的外观照片；
[0018]图3为本专利技术实施例1和对比例1激光焊接的非晶热影响区分析图像；
[0019]图4为本专利技术实施例1和对比例1的焊点抗拉曲线图；
[0020]图5为本专利技术实施例2激光焊接的外观照片和焊点金相照片；
[0021]图6为本专利技术实施例3激光焊接的外观照片和焊点金相照片。
具体实施方式
[0022]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。
[0023]鉴于现有技术中不锈钢与锆基非晶焊接强度低的问题，本申请提供了一种锆基非晶和不锈钢材料激光焊接的方法，申请人通过反复研究锆基非晶与不锈钢焊接断裂的基理，通过焊点穿透达到快速冷却、激光离焦降低能量密度、焊点偏离焊缝使不锈钢和锆基非晶充分融合相互扩散等方法，研究了一种适合的激光焊接工艺，最终将不锈钢与锆基非晶的焊接拉伸强度从120MPa提升到210MPa，拓宽了锆基非晶的应用范围。具体的，本专利技术实施例公开了一种锆基非晶金属材料与不锈钢材料的激光焊接方法，包括以下步骤：
[0024]将不锈钢材料和锆基非晶材料进行激光焊接；
[0025]所述激光焊接的过程中，调节激光的焦点位于焊接平面以下0.15～0.60mm处，且至不锈钢材料与锆基非晶材料连接缝隙向不锈钢方向偏离1/4～1/2处；所述激光的单点能量为0.8～15J，所述激光的单电脉冲不小于2毫秒；所述激光的出光频率不大于20Hz。
[0026]在本申请中，所述锆基非晶金属材料和所述不锈钢材料分别为本领域技术人员熟知的材料，对此本申请不进行特别的限制。本申请采用的不锈钢及锆基非晶金属材料的厚度均不大于2毫米；若大于2毫米，则焊接的过程中焊点焊接热量扩散速度不够，锆基非晶晶化，导致焊接强度降低。
[0027]在激光焊接之前，首先将不锈钢材料和锆基非晶金属材料焊接面压紧，保证两个接触面紧密接触，并紧压在铜基的焊接治具底板上；焊接面紧密接触保证激光熔化后两金属相互快速扩散，焊缝没有裹气等不良现象；紧压在铜基的焊接治具底板上，以保证焊点足够的散热速度。
[0028]在激光焊接之前，调节激光的焦点位于焊接平面以下(0.15～0.60毫米)的厚度1/3处，以降低表面激光能量密度，在保证焊接的合金能够熔化但不会产生气化出现飞溅缺陷；将激光的焦点调整至偏离不锈钢与锆基非晶连接缝隙向不锈钢方向约0.15～0.30毫米；，偏距离依据焊接的材料的厚度确定，锆基非晶材料越薄偏离距离越大；由于不锈钢与锆非晶熔点差异大，通过焦点偏离，调整激光能量在两种材料中的分布，以达到均匀熔化混合扩散的目的。
[0029]进一步的，通过调节激光的脉宽和功率调整激光的单点能量0.8～15焦耳(依据材料的不同厚度选择)，单点激光的能量应能够穿透焊接不锈钢和锆基非晶，与铜材的焊接治具轻微相连，通过焊点与铜治具焊接相连，消除了产品与治具的空气热阻层，大大的提升了
焊点的冷却速度，减少了锆基非晶的焊接热影响区晶化现象；激光焊接单点的脉宽应不小于2毫秒，以确保锆基非晶与不锈钢有足够的时间熔融并相互扩散；调整激光焊接的速度与频率，使两焊点之间的重叠率应大于30％，以确保锆基非晶与不锈钢之间在整个连接平面上有最大的焊接面积并减少焊接气孔现象。同时，焊接出光频率，应不大于20Hz，以减少连续焊接时相邻焊点之间的能量累积，加快每个焊点降温速度，减小焊点热影响区锆基非晶的晶化现象。进一步的，在激光焊接过程中，调整激光焊接的单点能量和脉宽，使每个焊点完全穿透焊接材料，并与铜基的焊接治具产生小于0.10毫米深的焊点。
[0030]在上述准备工作之后则开始进行激光焊接。本申请通过焊接过程中上述参数的控制，避免了锆基非晶金属材料的晶化现象，使得不锈钢材料和锆基非晶金属材料焊接后的焊缝强度得到了提高。
[0031]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术提供的锆基非晶金属材料与不锈钢材料的激光焊接方法进行详细说明，本专利技术的保护范围不受以下实施例的限制。
[0032]实施例1
[0033]按照图1的方式放置不锈钢片和锆基非晶片；具体为：选取1毫米15毫米宽厚的304不锈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锆基非晶金属材料与不锈钢材料的激光焊接方法，包括以下步骤：将不锈钢材料和锆基非晶材料进行激光焊接；所述激光焊接的过程中，调节激光的焦点位于焊接平面以下0.15～0.60mm处，且至不锈钢材料与锆基非晶材料连接缝隙向不锈钢方向偏离1/4～1/2处；所述激光的单点能量为0.8～15J，所述激光的单电脉冲不小于2毫秒；所述激光的出光频率不大于20Hz。2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述激光焊接前还包括：将所述不锈钢材料和锆基非晶材料的焊接面压紧，并紧压在铜基的焊接治具底板上。3.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建新，陈伟专，朱旭光，饶平，许夕，
申请(专利权)人：东莞市逸昊金属材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：