CN103753021B - 紫铜与黄铜的激光焊接方法 - Google Patents

紫铜与黄铜的激光焊接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103753021B
CN103753021B CN201410022690.0A CN201410022690A CN103753021B CN 103753021 B CN103753021 B CN 103753021B CN 201410022690 A CN201410022690 A CN 201410022690A CN 103753021 B CN103753021 B CN 103753021B
Authority
CN
China
Prior art keywords
brass
red copper
laser
welding
weld
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410022690.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103753021A (zh
Inventor
赵树森
林学春
周春阳
高文焱
王奕博
刘发兰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Semiconductors of CAS
Original Assignee
Institute of Semiconductors of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Semiconductors of CAS filed Critical Institute of Semiconductors of CAS
Priority to CN201410022690.0A priority Critical patent/CN103753021B/zh
Publication of CN103753021A publication Critical patent/CN103753021A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103753021B publication Critical patent/CN103753021B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/60—Preliminary treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

一种紫铜与黄铜的激光焊接方法，包括如下步骤：步骤1：对待焊接的紫铜与黄铜进行清洗；步骤2：将待焊接的黄铜的焊接部位加工一焊口；步骤3：将待焊接的黄铜与紫铜在焊口处对接固定；步骤4：在黄铜的焊口处通过激光熔覆方法涂敷一层中间材料；步骤5：在中间材料的部位将紫铜黄铜与实施激光焊接；步骤6：自然冷却，完成制备。本发明具有黄铜与紫铜连接效率高、连接质量好的优点。

Description

紫铜与黄铜的激光焊接方法
技术领域
本发明属于焊接领域，特别涉及一种紫铜与黄铜的激光焊接方法。
技术背景
黄铜与紫铜都是良好的散热材料，通常用来制造具有散热需要的零部件。相对黄铜，紫铜散热性能更好，且成本较高。黄铜支架-紫铜管结构是某种型号车辆中的关键部件，一方面兼顾了黄铜易于加工和优良的机械性能，一方面又兼顾了紫铜良好的塑性和导热性。
现有技术中，针对黄铜与紫铜材料的连接工艺主要包括火焰钎焊和感应钎焊接，但传统钎焊方法加工效率低，接头强度低，钎焊后对钎溶剂要进行严格清洗等缺陷，工程应用上存在许多局限性。文献(董鹏，皮友东，肖荣诗.黄铜2紫铜异种材料激光焊接试验研究.电加工与模具，2008(1)：43-46)公开报道了采用激光搭接焊方法实现了黄铜与紫铜的有效连接，焊接效率高，焊缝质量良好，但该方法需要将焊接母材以搭接的形式装配起来实施焊接，不适用于黄铜支架与紫铜管的焊接。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种紫铜与黄铜的激光焊接方法，具有黄铜与紫铜连接效率高、连接质量好的优点。
本发明提供一种紫铜与黄铜的激光焊接方法，包括如下步骤：
步骤1：对待焊接的紫铜与黄铜进行清洗；
步骤2：将待焊接的黄铜的焊接部位加工一焊口；
步骤3：将待焊接的黄铜与紫铜在焊口处对接固定；
步骤4：在黄铜的焊口处通过激光熔覆方法涂敷一层中间材料；
步骤5：在中间材料的部位将紫铜黄铜与实施激光焊接；
步骤6：自然冷却，完成制备。
本发明具有黄铜与紫铜连接效率高、连接质量好的优点。
附图说明
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明黄铜与紫铜的及中间材料的焊接示意图。
具体实施方式
请参阅图1及图2所示，本发明提供紫铜与黄铜的激光焊接方法，包括如下步骤：
步骤1：对紫铜与黄铜进行清洗。
焊接材料紫铜与黄铜的表面在焊接前必须清理干净，尤其是表面的油污。焊接材料表面的油污在焊接过程容易在焊缝中形成气孔，降低焊接质量。
步骤2：将待焊接的黄铜的焊接部位加工一焊口。
黄铜是铜锌二元合金，锌元素沸点较低，仅为1180K，激光焊接过程温度较高时，引起黄铜出现脱锌现象，降低焊缝表面质量。因此，需要避免高功率密度的激光束直接辐照在黄铜材料上。本发明提供的紫铜与黄铜的激光焊接方法，需要在黄铜焊接端面上用激光熔覆工艺涂敷一层中间材料，因此，需要在黄铜焊接部位加工一焊口。
步骤3：将待焊接的黄铜与紫铜在焊口处对接固定。
本发明提供的紫铜与黄铜的激光焊接方法，不受焊接材料具体几何形状的限制，但是需要将紫铜与黄铜焊接材料在焊口处对接，并固定好。保证在激光焊接过程中不发生位移，影响焊接质量。
步骤4：在黄铜的焊口处通过激光熔覆方法涂敷一层中间材料；其中所述中间材料的成分为Cr：7-15％，B：1.5-3.5％，Si：2-4％和Fe：5-10％，余量为Ni。
由Cu-Ni二元相图可知，Cu与Ni在固态与液态均无限互溶，具有良好的焊接冶金性，为提高中间材料与黄铜材料的连接质量，选用Ni基合金材料作为中间材料，在Ni基合金材料中补充了Si、B等元素，在激光熔覆过程可以起到脱氧的作用，提高中间材料的表面质量。激光熔覆工艺使用的激光功率密度远低于激光焊接所用的激光功率密度，可以抑制黄铜脱锌现象，保证黄铜材料的焊接质量。中间材料的添加既可以填补黄铜在激光熔覆过程中Zn元素蒸发造成的凹陷，又可以为与紫铜或其他金属焊接提供良好冶金结合的前提。
步骤5：在中间材料的部位将紫铜黄铜与实施激光焊接。
紫铜是纯铜金属，在大气环境中附有一层紫色的氧化膜，俗称紫铜。紫铜由于其极高的反射率与导热性能，热量难于集中，可焊性差，而激光作为能量高度集中的焊接热源较常规焊接热源适合紫铜的焊接工艺。采用激光焊接方法，由于激光的能量集中，可以在紫铜材料表面形成熔池，从而实现紫铜的激光焊接。在中间材料与紫铜材料激光焊接过程中，由于紫铜的导热能力远远高于中间材料和黄铜材料，因此激光光束偏向紫铜材料侧。
焊接过程金属汽化，部分金属蒸汽被电离成等离子体，等离子体对激光有吸收和散射作用。为了抑制激光焊接过程等离子体对激光的屏蔽作用，通过侧吹保护气体吹散焊缝证明的等离子体，选择合适的侧吹保护其流量与侧吹角度，既可以吹散焊接过程中产生的等离子体，又可以防止焊接过程的材料氧化。本发明中焊接保护气体可选用氮气、氩气、氦气，或氩气与氦气的混合气体，或者其他惰性气体。
本发明提供的紫铜与黄铜的激光焊接方法，所属激光为连续激光或脉冲激光。其中激光熔覆与激光焊接时，激光束与紫铜的焊接面为20-30度夹角。
步骤6：自然冷却，完成制备。
实施例
本实施例的实施过程如图2所示。
(1)用酒精对黄铜1与紫铜3表面进行清洗；
(2)将待焊接的黄铜1的焊接部位加工一焊口，焊口角度为45°；
(3)将待焊接的黄铜1与紫铜3在焊口处对接固定；
(4)在黄铜1的焊口处通过激光熔覆方法涂敷一层中间材料2；
激光熔覆工艺参数的选择如下：
激光功率密度1.4×104W/cm2，扫描速度为5mm/s。中间材料采用同步侧向送粉的方式，粉末材料为Ni基合金粉末。激光束与紫铜焊接面呈20°夹角，以便于激光熔覆获得高质量的涂层。
(5)在中间材料的部位将紫铜黄铜与实施激光焊接；
激光焊接工艺参数的选择如下：
功率密度为5.7×105W/cm2。激光扫描速度10mm/s。激光束与紫铜焊接面夹角20°。在激光焊接过程，侧吹保护气氮气，保护气通过喷嘴4吹出。
(6)自然冷却，完成制备。
经以上方法进行焊接的黄铜与紫铜之间的连接深度及强度可靠，克服了传统方法效率低、焊缝质量差等问题。同时由于激光焊接过程能量密度高，热输入及热影响区小，焊接热变形较小，满足使用要求。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种紫铜与黄铜的激光焊接方法，包括如下步骤：
步骤1：对待焊接的紫铜与黄铜进行清洗；
步骤2：将待焊接的黄铜的焊接部位加工一焊口；
步骤3：将待焊接的黄铜与紫铜在焊口处对接固定；
步骤4：在黄铜的焊口处通过激光熔覆方法涂敷一层中间材料，所述中间材料的成分为Cr：7-15％，B：1.5-3.5％，Si：2-4％和Fe：5-10％，余量为Ni；
步骤5：在中间材料的部位将紫铜与黄铜实施激光焊接；
步骤6：自然冷却，完成制备。
2.根据权利要求1所述的紫铜与黄铜的激光焊接方法，其中该激光为连续激光或脉冲激光。
3.根据权利要求1所属的紫铜与黄铜的激光焊接方法，其中激光熔覆与激光焊接时，激光束与紫铜的焊接面为20-30度夹角。
CN201410022690.0A 2014-01-17 2014-01-17 紫铜与黄铜的激光焊接方法 Active CN103753021B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410022690.0A CN103753021B (zh) 2014-01-17 2014-01-17 紫铜与黄铜的激光焊接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410022690.0A CN103753021B (zh) 2014-01-17 2014-01-17 紫铜与黄铜的激光焊接方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103753021A CN103753021A (zh) 2014-04-30
CN103753021B true CN103753021B (zh) 2016-03-30

Family

ID=50520422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410022690.0A Active CN103753021B (zh) 2014-01-17 2014-01-17 紫铜与黄铜的激光焊接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103753021B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104646825B (zh) * 2015-01-30 2016-08-24 武汉华工激光工程有限责任公司 一种光纤激光焊接紫铜厚板的方法
CN105382416B (zh) * 2015-12-31 2018-07-03 上海第一机床厂有限公司 核反应堆内导向筒导向鞘的激光焊接方法
CN106735948B (zh) * 2017-02-20 2019-08-20 广东海洋大学 一种铜铝异质金属的激光焊接方法及其装置
CN110373670A (zh) * 2019-09-04 2019-10-25 河南艾通科技股份有限公司 一种用于千斤顶生产的激光熔覆焊接方法
CN114160931A (zh) * 2021-12-30 2022-03-11 武昌船舶重工集团有限公司 紫铜管与黄铜法兰的焊接方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4834806A (en) * 1986-09-19 1989-05-30 Yoshida Kogyo K. K. Corrosion-resistant structure comprising a metallic surface and an amorphous alloys surface bonded thereupon
CN101228295A (zh) * 2005-06-20 2008-07-23 普莱克斯S.T.技术有限公司 在低耐热基底上的激光镀覆
CN103292091A (zh) * 2012-02-27 2013-09-11 江苏勇龙电气有限公司 一种超高压电极法兰及其加工工艺

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6120688A (ja) * 1984-07-06 1986-01-29 Riken Corp 銅または銅合金の熔接方法
WO2008070710A1 (en) * 2006-12-05 2008-06-12 Noble Advanced Technologies Method of manufacturing a welded metal panel having a high quality surface finish
WO2009024146A1 (en) * 2007-08-17 2009-02-26 Danfoss A/S Laser welding of hightly reflective materials

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4834806A (en) * 1986-09-19 1989-05-30 Yoshida Kogyo K. K. Corrosion-resistant structure comprising a metallic surface and an amorphous alloys surface bonded thereupon
CN101228295A (zh) * 2005-06-20 2008-07-23 普莱克斯S.T.技术有限公司 在低耐热基底上的激光镀覆
CN103292091A (zh) * 2012-02-27 2013-09-11 江苏勇龙电气有限公司 一种超高压电极法兰及其加工工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN103753021A (zh) 2014-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103753021B (zh) 紫铜与黄铜的激光焊接方法
CN103862147B (zh) 钼铜合金与镍基高温合金的填丝脉冲钨极氩弧焊工艺
CN106001967A (zh) 双层金属复合板对焊焊接方法
CN102114561B (zh) 铝-钢螺柱预镀铜感应熔钎焊方法
CN102489813B (zh) 钼铜合金与不锈钢的真空活性钎焊工艺
CN107931841A (zh) 一种钛‑铝异种金属高强冶金结合的激光连接方法
CN104014934A (zh) 适用于异种材料对接的电弧辅助激光熔钎焊方法
CN102091873A (zh) 在铝薄板与钢薄板之间填粉激光焊接方法
CN102189337B (zh) Ni3Al基合金铸件激光无裂纹熔焊修复方法
CN101856758A (zh) 硬质合金钢制件与45钢制件的焊接方法
CN103831533A (zh) 钛合金激光－mig复合焊接方法
CN102615402A (zh) 一种钛合金与铝合金的填丝钨极氩弧焊方法
CN105033459B (zh) 一种钢铌激光焊接接头金属间化合物的控制方法
CN102240851A (zh) 一种薄因瓦合金的焊接成形方法
CN104400225A (zh) 一种Ti2AlNb金属间化合物激光焊接方法
CN108176920A (zh) 一种钛-铝异种金属高强冶金结合的电子束连接方法
CN106216835A (zh) 一种钼铼合金箔材的激光搭接连接方法
CN105397296A (zh) 一种激光沉积-熔注同步复合连接方法
CN101733496A (zh) 钛合金与合金钢激光搭接钎焊工艺
CN105269105A (zh) 一种声-热耦合形成颗粒增强焊缝的高硅铝合金焊接方法
CN112355420A (zh) 一种基于焊丝深熔行为的光纤激光铝铜对接熔钎焊方法
CN102574247A (zh) 不锈钢连接方法
CN107931806B (zh) 一种钼铼合金箔材微束等离子弧焊接方法
CN111014951A (zh) 一种解决铜铝激光焊接高反射率的方法
CN110340521A (zh) 一种铜和镍的激光焊接方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant