CN103506770A - 一种铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料及其制备方法，该铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料由粉体材料与粘结剂混合后再经压制、烘焙而得，所述粉体材料包括下列配比的组分：氟硅酸钠30-34%、电熔镁砂24-26%、白刚玉粉20-22%、萤石7-9%、金红石6-8%及硅微粉6-8%，以上配比为重量百分比。本发明易于实现，且制备的铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料孔隙率小，能有效降低铝合金薄板焊接过程中产生的缺陷。

Description

一种铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料及其制备方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料及其制备方法。

背景技术

用铝合金薄板制造工业机箱、机电机柜产品不仅外形美观，而且耐腐蚀性良好，在恶劣环境下使用寿命长。目前在工业机箱、机电柜制造业中激光焊焊接施工量比较多。激光焊焊接具有焊接质量好、效率高、成本低等优点。采用一般激光焊接方法时激光焊的能量集中，焊接过程中会产生大量金属蒸汽，同时铝合金液态下溶解的氢含量高，这造成激光焊接铝合金薄板过程中常出现气孔。气孔不仅使焊缝的有效截面积减小，还会造成应力集中，使焊缝的强度与韧性显著降低，对焊接接头的性能带来不利影响。而采用激光深熔穿透焊能提供气体逸出通道，可防止金属蒸汽、氢气密封于液态焊缝金属中，避免气孔产生，但铝合金薄板采用激光深熔穿透焊时常会形成焊瘤，如图1所示。对于不填丝的铝合金薄板激光焊，焊缝产生焊瘤的同时还存在焊缝金属凹坑。焊瘤、凹坑不仅影响外形美观，而且存在应力集中，降低接头的强度，影响产品使用性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料及其制备方法，工艺简单，所制备的铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料焊接时用于焊缝背面，通过强制成形获得外观平滑的焊缝，而且可反复使用。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料由粉体材料与粘结剂混合后再经压制、烘焙而得，所述粉体材料包括下列配比的组分：

以上配比为重量百分比。

优选的是，所述氟硅酸钠含Na₂SiF₆≥99%，电熔镁砂含MgO≥97%，白刚玉粉含Al₂O₃≥98.5%，萤石含CaF₂≥98%，金红石含TiO₂≥98%，硅微粉含SiO₂≥99.8%，以上比例均为重量百分比，所述粉体材料的粒度为40-60目（250-380μm）。为了粉体材料充分混合，可将各组分按比例称取后放入球磨机中粉碎。

本发明铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料中含有氟化物氟硅酸钠、萤石，焊接过程中氟化物分解出氟，氟与氢结合形成HF，除去液态铝合金中的氢，减少气孔现象。此外还含有金红石、电熔镁砂，可改变液态铝合金的粘度。同时铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料的热传导速率比铝合金小，有利于气体逸出，避免气孔产生。

优选的是，所述粘结剂为体积比为1：3的钾水玻璃与钠水玻璃的混合液，混合液波美度为37-38。粘结剂只起到粘接作用，并不能改变铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料的性能。

进一步优选的是，所制备的铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料尺寸为35×25×10mm或38×28×12mm。

本发明还提供了上述铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料的制备方法，其包括以下步骤：

（1）混合：将上述所述的粉体材料搅拌均匀，并加入粘结剂搅拌均匀，粘接剂加入量以易于成型为准，得到混合底料；

（2）压制：将步骤（1）所得混合底料置于模具中，在85-90MPa的压力条件下压制成坯料；

（3）烘焙：将步骤（2）所得坯料于320-360℃烘焙3-4小时，然后加热至680-720℃烘焙2-3小时，冷却至室温得到铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料。

粘结剂为液体，能够使粉体材料团成泥状，便于成型。

铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料压制成块状，该铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料的使用方法是放置在需要焊接的铝合金薄板背面，对准并固定于焊缝处，在铝合金薄板正面进行激光焊焊接时托住受热熔化的液态铝合金，具有强制成形作用，因此避免了焊瘤、凹坑的产生，可获得外观平滑的焊缝。

优选的是，所述铝合金薄板厚度为0.8-2.0mm。

本发明所制备的铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料既可单独使用，也可以多块铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料一起连接使用，而且可以重复使用。具体使用情况视焊接的焊缝而定。

本发明的有益效果是：采用简单易重复的方法在较低温度下烘焙制备出铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料，用于铝合金薄板焊接时可有效防止铝合金薄板激光深熔焊焊缝金属出现气孔、焊瘤、凹坑等缺陷，确保焊缝成形质量。

附图说明

图1为现有技术中铝合金薄板采用激光深熔穿透焊时焊缝内产生的焊瘤放大示意图；

图2为本发明一个具体实施例中所制备的铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料使用原理示意图。

图中：1－激光焊；2－铝合金薄板；3－铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，现有技术中，当铝合金薄板采用激光深熔穿透焊时，常会造成焊瘤。

本发明实施例所用各种粉体材料粒径为40-60目。本发明实施例中的氟硅酸钠，含Na₂SiF₆≥99%；电熔镁砂，含MgO≥97%，白刚玉粉，含Al₂O₃≥98.5%，萤石，含CaF₂≥98%，金红石，含TiO₂≥98%，硅微粉，含SiO₂≥99.8%，以上比例均为重量百分比。

实施例一

称取30wt%氟硅酸钠、26wt%电熔镁砂、22wt%白刚玉粉、9wt%萤石、6wt%金红石及7wt%硅微粉混合，充分搅拌均匀后，加入粘结剂，粘结剂为体积比为1：3的钾水玻璃与钠水玻璃的混合液，混合液波美度为37。粘结剂加入量以易于在模具中成型为准。搅拌均匀后放入模具中，在85-90MPa的压力压制成坯料。将坯料置于窑炉，以不超过每小时150℃的加热速度加热，在350-360℃烘焙3小时，然后以不超过每小时100℃的加热速度加热，在710-720℃烘焙3小时，冷却至100℃以下出炉，得到铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料。

本实施例所制备的铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料的外形尺寸为35×25×10mm。采用如图2所示方法，采用激光焊1焊接0.8mm的铝合金薄板2时，将铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料3放置在需要焊接的铝合金薄板2背面，对准并固定于焊缝处，在铝合金薄板2正面进行焊接，焊缝处没有出现气孔、焊瘤、凹坑等缺陷。

实施例二

称取34wt%氟硅酸钠、24wt%电熔镁砂、20wt%白刚玉粉、8wt%萤石、8wt%金红石及6wt%硅微粉混合，充分搅拌均匀后，加入粘结剂，粘结剂为体积比为1：3的钾水玻璃与钠水玻璃的混合液，混合液波美度为38。粘结剂加入量以易于在模具中成型为准。搅拌均匀后放入模具中，在85-90MPa的压力压制成坯料。将坯料置于窑炉，以不超过每小时150℃的加热速度加热，在320-350℃烘焙4小时，然后以不超过每小时100℃的加热速度加热，在680-700℃烘焙2小时，冷却至100℃以下出炉，得到铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料。

本实施例所制备的铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料的外形尺寸为38×28×12mm。采用与实施例一相同的方法，用于激光深熔穿透焊技术焊接2.0mm的铝合金薄板时焊缝处没有出现气孔、焊瘤、凹坑等缺陷。

实施例三

称取32wt%氟硅酸钠、25wt%电熔镁砂、21wt%白刚玉粉、7wt%萤石、7wt%金红石及8wt%硅微粉混合，充分搅拌均匀后，加入粘结剂，粘结剂为体积比为1：3的钾水玻璃与钠水玻璃的混合液，混合液波美度为38。粘结剂加入量以易于在模具中成型为准。搅拌均匀后放入模具中，在85-90MPa的压力压制成坯料。将坯料置于窑炉，以不超过每小时150℃的加热速度加热，在330-350℃烘焙4小时，然后以不超过每小时100℃的加热速度加热，在700-720℃烘焙3小时，冷却至100℃以下出炉，得到铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料。

本实施例所制备的铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料的外形尺寸为38×28×12mm。采用与实施例一相同的方法，用于激光深熔穿透焊技术焊接2.0mm的铝合金薄板时焊缝处没有出现气孔、焊瘤、凹坑等缺陷。

由以上对本发明实施例的详细描述，可以了解本发明解决了现有技术中铝合金薄板采用激光深熔穿透焊时易出现各种明显焊接缺陷的问题，能确保获得成形美观的焊缝，提高焊缝成形质量。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料，由粉体材料与粘结剂混合后再经压制、烘焙而得，其特征在于所述粉体材料包括下列配比的组分：

以上配比为重量百分比。

2.根据权利要求1所述的铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料，其特征在于所述氟硅酸钠含Na₂SiF₆≥99%，电熔镁砂含MgO≥97%，白刚玉粉含Al₂O₃≥98.5%，萤石含CaF₂≥98%，金红石含TiO₂≥98%，硅微粉含SiO₂≥99.8%，以上比例均为重量百分比，所述粉体材料的粒度为40-60目。

3.根据权利要求1所述的铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料，其特征在于所述粘结剂为体积比为1：3的钾水玻璃与钠水玻璃的混合液，混合液波美度为37-38。

4.根据权利要求1所述的铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料，其特征在于所述铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料尺寸为35×25×10mm或38×28×12mm。

5.一种权利要求1-4任一所述的铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）混合：将权利要求1-4任一所述的粉体材料搅拌均匀，并加入粘结剂搅拌均匀，粘接剂加入量以易于成型为准，得到混合底料；

（2）压制：将步骤（1）所得混合底料置于模具中，在85-90MPa的压力条件下压制成坯料；

（3）烘焙：将步骤（2）所得坯料于320-360℃烘焙3-4小时，然后加热至680-720℃烘焙2-3小时，冷却至室温得到铝合金薄板激光焊辅助焊缝成形材料。

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