【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于焊接，尤其涉及一种al-mg-si-cu系铝合金的复合焊接方法。
技术介绍
1、由于能源紧缺对交通运输工具制造提出了更高的要求，既要满足高承载能力和高速度运行性能，又要实现绿色节能，为此通过以铝代钢，发展轻量化新型交通工具，如铝质轨道交通车辆、铝质汽车车身等。轻量化、密封性、抗腐蚀要求更高，使得高强度铝合金车体得到了广泛的应用。
2、然而对于高强可热处理铝合金焊，在焊接后不可避免的出现接头软化现象。软化主要由焊缝和热影响区纳米级析出强化相发生粗化，导致组织软化；此外焊缝成型差、焊缝气孔率过高，导致接头的实际承载面积降低，使得接头强度大大降低。同样al-mg-si-cu系铝合金高强可热处理铝合金也面临着焊后强度大大降低的问题。目前商用焊丝在焊接超过抗拉强度大于300mpa级别的al-mg-si-cu系铝合金时，焊后接头抗拉强度一般都在260mpa以下。如果想要进一步提升焊缝强度，一般采用焊后热处理，但这种工艺不仅增加制造周期、还会使制造成本增加；此外焊后热处理还会极大的增加焊接产品产生变形的风险，从而使产品合格性降低。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中al-mg-si-cu系铝合金焊接接头强度低的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种al-mg-si-cu系铝合金的复合焊接方法，通过改善焊接技术，在焊接阶段对焊缝金属合金化成分优化设计；并协同利用振镜式激光-协同脉冲cmt两种热源的焊接方法保证焊
3、本专利技术的目的是提供一种al-mg-si-cu系铝合金的复合焊接方法，包括以下步骤，
4、s1、将镍箔填充在两个待焊工件形成的焊缝之间，确定振镜式激光焊接机和协同脉冲cmt焊机相对位置，热源顺序为振镜式激光前置；所述协同脉冲cmt焊机采用的焊丝为al-si焊丝；
5、s2、确定振镜式激光和协同脉冲cmt的焊接工艺参数：所述振镜式激光的摆动轨迹为圆形摆动轨迹；所述协同脉冲cmt采用的脉冲电流包括高频脉冲电流阶段、低频脉冲电流阶段和cmt电流波形阶段；
6、s3、通过振镜式激光-协同脉冲cmt复合焊接工艺进行焊接。
7、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述镍箔的厚度为35μm-45μm，镍箔的宽度与焊缝的深度相同、长度与焊缝的长度相同。
8、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述镍箔的化学成分组成及其质量百分比为：镍99.9％-100％，余量为其他不可避免的杂质。
9、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述al-si焊丝的化学成分组成及其质量百分比为：硅5％-11％、铁0-0.2％、锰0-0.1％、镁0-0.1％、铜0-0.1％、铬0-0.1％、钛0-0.1％、余量为铝和其他不可避免的杂质。
10、在本专利技术的一个实施例中，在s2中，激光光束与待焊工件所在的焊接平面所呈夹角为80°-85°，激光光束与焊丝所呈夹角为35°-40°。
11、在本专利技术的一个实施例中，在s2中，协同脉冲cmt焊机与待焊工件所在的焊接平面所呈夹角为60°-65°，焊丝端部与激光光束端部的光丝间距为3mm-4mm。
12、在本专利技术的一个实施例中，在s2中，所述振镜式激光的焊接工艺参数为：摆动频率为50hz-100hz，摆动幅度为0.8mm-1.6mm，激光功率为1.7kw-1.9kw。
13、在本专利技术的一个实施例中，在整个控制电流周期内，所述高频脉冲电流阶段、低频脉冲电流阶段和cmt电流波形阶段的占比分别为55％-70％、25％-35％和5％-10％。
14、在本专利技术的一个实施例中，在s3中，焊接过程中通入保护气体；焊缝上部的保护气体通过协同脉冲cmt焊机输送，气体流量为20ml/min-25ml/min；焊缝下部的保护气体通过底部平台的保护气道输送，气体流量为15ml/min-20ml/min。
15、在本专利技术的一个实施例中，所述保护气体为纯度为99.99％以上的氩气。氩气保护，隔绝熔池周围环境。
16、本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
17、(1)本专利技术所述的方法采用振镜式激光与协同脉冲cmt复合焊接方法，在al-si焊丝的基础上添加ni元素(镍箔)来改善焊缝合金化成分，降低了焊缝组织的软化。另外，由于振镜式激光的摆动特点使焊接时熔池金属流动加快增加了气孔的排除，从而降低了焊缝的气孔率；振镜式激光具有高密度能量集中性，从而降低了对热影响区的热影响软化的影响，进而使整个焊接接头区域增强。同时复合协同脉冲cmt技术使该技术方法弥补了单一激光热源焊接较大装配间隙焊缝时的局限性，提高了该技术的应用场景。并将ni(镍)元素添加到焊接材料中，通过调控al-mg-si-cu系铝合金焊缝组织成分，降低焊缝组织软化。多种技术复合将al-mg-si-cu系铝合金焊接接头强度提高到300mpa之上。
18、(2)本专利技术所述的方法主要从三个方面进行设计：一是针对焊缝组织软化：提出了高ni复合al-si焊丝的振镜式激光-协同脉冲cmt复合焊接方法，ni元素在熔池中形成大量网状分布al3ni金属间化合物，降低α-al基体载荷的方式有效强化了焊缝，同时固溶在α-al基体中的ni元素进一步对基体形成了固溶强化。二是抑制焊缝中孔洞形成：振镜式激光通过圆形摆动轨迹的高能量光束对熔池液体进行扰动，提高熔池的流动性利于气体排出；同时协同脉冲cmt中的一定比例的高频脉冲电流实现熔滴对熔池冲击力的提升，进一步提升了熔池的流动性更利于熔池中细小密集的氢气孔得到排出。三是针对热影响区软化：协同脉冲cmt中的低频脉冲电流阶段实现了热输入的减小，降低了对接头热影响区的影响；同时高能量激光光束的加入使得熔深一定的情况下，热输入更大削减。振镜式激光+协同脉冲cmt同高镍al-si焊丝多方协作提高了al-mg-si-cu系列铝合金焊接接头强度。
19、(3)本专利技术所述的方法中振镜式激光具有圆形轨迹摆动效果，能够促进熔池液体流动利于气体排出。协同脉冲cmt热源具有高低频脉冲电流阶段协同组成，高频阶段增强熔滴对熔池的冲击力增强熔池流动利于气体排出，低频阶段降低热输入减少热影响区的软化。振镜式激光-协同脉冲cmt复合方式能够保证两种热源有效协同合作，保证两种热源各自优势能够稳定实现。
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1.一种Al-Mg-Si-Cu系铝合金的复合焊接方法，其特征在于，包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的Al-Mg-Si-Cu系铝合金的复合焊接方法，其特征在于，在S1中，所述镍箔的厚度为35μm-45μm。
3.根据权利要求1所述的Al-Mg-Si-Cu系铝合金的复合焊接方法，其特征在于，在S1中，所述镍箔的化学成分组成及其质量百分比为：镍99.9％-100％，余量为其他不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的Al-Mg-Si-Cu系铝合金的复合焊接方法，其特征在于，在S1中，所述Al-Si焊丝的化学成分组成及其质量百分比为：硅5％-11％、铁0-0.2％、锰0-0.1％、镁0-0.1％、铜0-0.1％、铬0-0.1％、钛0-0.1％、余量为铝和其他不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的Al-Mg-Si-Cu系铝合金的复合焊接方法，其特征在于，在S2中，激光光束与待焊工件所在的焊接平面所呈夹角为80°-85°，激光光束与焊丝所呈夹角为35°-40°。
6.根据权利要求1所述的Al-Mg-Si-Cu系铝合金的复合
7.根据权利要求1所述的Al-Mg-Si-Cu系铝合金的复合焊接方法，其特征在于，在S2中，所述振镜式激光的焊接工艺参数为：摆动频率为50Hz-100Hz，摆动幅度为0.8mm-1.6mm，激光功率为1.7kW-1.9kW。
8.根据权利要求1所述的Al-Mg-Si-Cu系铝合金的复合焊接方法，其特征在于，在整个控制电流周期内，所述高频脉冲电流阶段、低频脉冲电流阶段和CMT电流波形阶段的占比分别为55％-70％、25％-35％和5％-10％。
9.根据权利要求1所述的Al-Mg-Si-Cu系铝合金的复合焊接方法，其特征在于，在S3中，焊接过程中通入保护气体；焊缝上部的保护气体通过协同脉冲CMT焊机输送，气体流量为20mL/min-25mL/min；焊缝下部的保护气体通过底部平台的保护气道输送，气体流量为15mL/min-20mL/min。
10.根据权利要求1所述的Al-Mg-Si-Cu系铝合金的复合焊接方法，其特征在于，所述保护气体为纯度为99.99％以上的氩气。
...【技术特征摘要】
1.一种al-mg-si-cu系铝合金的复合焊接方法，其特征在于，包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的al-mg-si-cu系铝合金的复合焊接方法，其特征在于，在s1中，所述镍箔的厚度为35μm-45μm。
3.根据权利要求1所述的al-mg-si-cu系铝合金的复合焊接方法，其特征在于，在s1中，所述镍箔的化学成分组成及其质量百分比为：镍99.9％-100％，余量为其他不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的al-mg-si-cu系铝合金的复合焊接方法，其特征在于，在s1中，所述al-si焊丝的化学成分组成及其质量百分比为：硅5％-11％、铁0-0.2％、锰0-0.1％、镁0-0.1％、铜0-0.1％、铬0-0.1％、钛0-0.1％、余量为铝和其他不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的al-mg-si-cu系铝合金的复合焊接方法，其特征在于，在s2中，激光光束与待焊工件所在的焊接平面所呈夹角为80°-85°，激光光束与焊丝所呈夹角为35°-40°。
6.根据权利要求1所述的al-mg-si-cu系铝合金的复合焊接方法，其特征在于，在s2中，协同脉冲c...
【专利技术属性】
技术研发人员：骆顺存，陈夏明，裴鹏飞，伍志康，王晓南，胡增荣，长海博文，张波，
申请(专利权)人：山东宏桥新型材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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