CN102091872A - 适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法 - Google Patents

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檀财旺
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适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法,它涉及一种异种金属间的焊接方法。本发明方法如下:1.将待焊的镁和钢或者镁和钛固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;2.采用填充焊丝或者不采用填充焊丝,然后在保护气流量为1L/min~50L/min、焊接速度为0.1m/min~1m/min、激光功率为1W~10kW、激光偏移量为0.1mm~0.8mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。本发明激光束辐照熔化高熔点一侧材料,通过热传导熔化低熔点一侧材料,实现连接;激光直接焊接高反射材料如镁等合金时,能量的吸收率较低,采用激光偏移焊接方法,能够得到解决,同时可减少低熔沸点材料所产生的焊缝气孔等缺陷。

Description

适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法
技术领域
本发明涉及一种异种金属间的焊接方法,具体涉及镁/钢、镁/钛的熔焊方法,属于焊接领域。
背景技术
随着环境问题日益严峻,节能减排和推行“低碳”生活势在必行。因此,将镁合金、铝合金等轻金属广泛用于航空、电子、交通等领域,成功替代传统结构材料,减轻结构自身重量,成为研究的重点。在汽车工业中,复合结构件主要为镁、铝等轻金属与钢、钛等形成的异种接头。尤其是这种异种材料的拼接板和不等厚板结构较多,由于镁和钛、镁和钢熔点差异大,相互之间溶解度很小,亦无中间反应相形成,因而传统的熔焊方法难以实现其可靠连接。再者,镁合金其熔点648.9℃,沸点仅为1090℃,极易在焊接过程中汽化,形成气孔等焊接缺陷,恶化接头的力学性能,这就要求所施加的能量能够精确可控。
激光焊接由于可通过选择合适的钎料,即能克服异种金属间的熔点差异,又可克服其无中间反应相生成的问题,因而在解决晶体结构、熔点、热导率和线膨胀系数等性质差异较大的异种金属材料复合结构的连接方面显示出巨大的优势。同时由于具有加热冷却速度快、焊接时间短、焊缝及热影响区小等优点比其他焊接方式更具广阔应用前景。
发明内容
本发明的目的是针对异种材料焊接时,低熔点材料焊接时容易产生气孔,且易造成接头力学性能差的问题,提供了一种适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法。
本发明适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢或者镁和钛固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝或者不采用填充焊丝,然后在保护气流量为1L/min~50L/min、焊接速度为0.1m/min~1m/min、激光功率为1W~10kW、激光偏移量为0.1mm~0.8mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
上述步骤二中所述的焊丝是药芯焊丝或实心焊丝;步骤二中所述的激光为聚焦或散焦;步骤二中所述的激光类型为CO2气体激光束,YAG固体激光束、半导体激光束、光纤激光束、准分子激光束或Disk激光束;所述激光束采用的方式是连续或脉冲。
本发明的优点在于:
1、激光束辐照熔化高熔点一侧材料,通过热传导熔化低熔点一侧材料,实现连接;
2、激光直接焊接高反射材料如镁等合金时,能量的吸收率较低,采用激光偏移焊接方法,能够得到解决,同时可减少低熔沸点材料所产生的焊缝气孔等缺陷;
3、本发明激光偏置在高熔点材料上(钢、钛),可以很好地解决能量不均匀性问题;
4、大大降低了不等厚板拼接焊时对激光适应性的要求。
附图说明
图1是具体实施方式二十五中激光偏移焊接镁钛的外观形貌图;图2是具体实施方式二十六中焊接方法示意图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式,还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一:本实施方式中适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢或者镁和钛固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为1L/min~50L/min、焊接速度为0.1m/min~1m/min、激光功率为1W~10kW、激光偏移量为0.1mm~0.8mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
本实施方式中所述的保护气是氩气或氦气,本实施方式中所述的镁和钢是不等厚板材。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中所述的焊丝是药芯焊丝或实心焊丝。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中所述的激光为聚焦或散焦。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中所述的激光类型为C02气体激光束,YAG固体激光束、半导体激光束、光纤激光束、准分子激光束或Disk激光束;所述激光束采用的方式是连续或脉冲。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五:本实施方式中适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢或者镁和钛固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为1L/min~50L/min、焊接速度为0.1m/min~1m/min、激光功率为1W~10kW、激光偏移量为0.1mm~0.8mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤二中所述的焊丝是药芯焊丝或实心焊丝。其它与具体实施方式五相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤二中所述的激光为聚焦或散焦。其它与具体实施方式五相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤二中所述的激光类型为C02气体激光束,YAG固体激光束、半导体激光束、光纤激光束、准分子激光束或Disk激光束;所述激光束采用的方式是连续或脉冲。其它与具体实施方式五相同。
具体实施方式九:本实施方式中适用于镁/钢的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为1L/min、焊接速度为0.1m/min、激光功率为1W、激光偏移量为0.1mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式十:本实施方式中适用于镁/钢的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为50L/min、焊接速度为1m/min、激光功率为10kW、激光偏移量为0.8mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式十一:本实施方式中适用于镁/钢的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为5L/min、焊接速度为0.3m/min、激光功率为5W、激光偏移量为0.2mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式十二:本实施方式中适用于镁/钢的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为10L/min、焊接速度为0.4m/min、激光功率为8W、激光偏移量为0.3mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式十三:本实施方式中适用于镁/钢的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为15L/min、焊接速度为0.5m/min、激光功率为10W、激光偏移量为0.5mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式十四:本实施方式中适用于镁/钢的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为1L/min~50L/min、焊接速度为0.1m/min~1m/min、激光功率为1W~10kW、激光偏移量为0.1mm~0.8mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式十五:本实施方式中适用于镁/钢的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为20L/min、焊接速度为0.6m/min、激光功率为50W、激光偏移量为0.6mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式十六:本实施方式中适用于镁/钢的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为40L/min、焊接速度为0.9m/min、激光功率为100W、激光偏移量为0.7mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式十七:本实施方式中适用于镁/钛的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钛固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为1L/min、焊接速度为0.1m/min、激光功率为1W、激光偏移量为0.1mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式十八:本实施方式中适用于镁/钛的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钛固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为50L/min、焊接速度为1m/min、激光功率为10kW、激光偏移量为0.8mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式十九:本实施方式中适用于镁/钛的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钛固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为25L/min、焊接速度为0.5m/min、激光功率为5kW、激光偏移量为0.5mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式二十:本实施方式中适用于镁/钢的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为1L/min、焊接速度为0.1m/mi、激光功率为1W、激光偏移量为0.1mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式二十一:本实施方式中适用于镁/钢的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为50L/min、焊接速度为1m/min、激光功率为10kW、激光偏移量为0.8mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式二十二:本实施方式中适用于镁/钢的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为25L/min、焊接速度为0.5m/min、激光功率为5kW、激光偏移量为0.5mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式二十三:本实施方式中适用于镁/钛的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢或者镁和钛固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为1L/min、焊接速度为0.1m/min、激光功率为1W、激光偏移量为0.1mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式二十四:本实施方式中适用于镁/钛的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢或者镁和钛固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为50L/min、焊接速度为1m/min、激光功率为10kW、激光偏移量为0.8mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式二十五:本实施方式中适用于镁/钛的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢或者镁和钛固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为30L/min、焊接速度为0.8m/min、激光功率为8kW、激光偏移量为0.6mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
具体实施方式二十六:本实施方式中适用于镁/刚的激光偏移焊接方法如下:一、将镁工件1和钢工件2的待焊部位根据需要加工成所需要的精度,并对工件进行相应地焊前处理;二、将镁工件1与钢工件2通过工装夹具固定在工作台6上待焊,二者之间的接头形式是零间隙无缝对接,镁工件1与钢工件2可以是等厚也可以是不等厚;三、采用填充焊丝7时,可以位于激光束3沿焊接方向的前方或者后方;四、打开保护气,通入正反面保护喷嘴5中进行正反面保护,将激光束3偏移到低熔点镁工件1上,打开激光发生器4进行焊接,保护气流量为1L/min~50L/min、焊接速度为0.1m/min~1m/min、激光功率为1W~10kW、激光偏移量为0.1mm~0.8mm的。

Claims (8)

1.适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法,其特征在于适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢或者镁和钛固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为1L/min~50L/min、焊接速度为0.1m/min~1m/min、激光功率为1W~10kW、激光偏移量为0.1mm~0.8mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
2.根据权利要求1所述适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法,其特征在于步骤二中所述的焊丝是药芯焊丝或实心焊丝。
3.根据权利要求1所述适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法,其特征在于步骤二中所述的激光为聚焦或散焦。
4.根据权利要求1所述适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法,其特征在于步骤二中所述的激光类型为CO2气体激光束,YAG固体激光束、半导体激光束、光纤激光束、准分子激光束或Disk激光束;所述激光束采用的方式是连续或脉冲。
5.适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法,其特征在于适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法如下:一、将待焊的镁和钢或者镁和钛固定在工作台上,并采用零间隙无缝对接的接头形式对接;二、采用填充焊丝,然后在保护气流量为1L/min~50L/min、焊接速度为0.1m/min~1m/min、激光功率为1W~10kW、激光偏移量为0.1mm~0.8mm的条件下辐照钢或钛,即完成焊接。
6.根据权利要求5所述适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法,其特征在于步骤二中所述的焊丝是药芯焊丝或实心焊丝。
7.根据权利要求5所述适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法,其特征在于步骤二中所述的激光为聚焦或散焦。
8.根据权利要求5所述适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法,其特征在于步骤二中所述的激光类型为CO2气体激光束,YAG固体激光束、半导体激光束、光纤激光束、准分子激光束或Disk激光束;所述激光束采用的方式是连续或脉冲。
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