CN105499800A - 一种基于光纤的泡沫铝焊接方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于光纤的泡沫铝焊接方法，属于泡沫铝焊接技术领域，提供了一种通过激光器和光纤解决超大截面泡沫铝的低能耗焊接问题的方法。本发明所述的方法：对待焊接的泡沫铝截面去锈除污，并制备包含光纤的泡沫铝毛坯件，然后施加预紧力使待焊接的泡沫铝夹住包含光纤的泡沫铝毛坯件，再用激光器通过光纤对泡沫铝毛坯件加热，最后在空气中冷却至室温，清除焊缝中溢出的泡沫铝，除去施加在左右泡沫铝上的预紧力完成焊接，同时提供了加热时间的经验公式。本发明为超大截面泡沫铝的低能耗焊接技术走向实用化奠定了基础。

Description

一种基于光纤的泡沫铝焊接方法
技术领域
本发明属于泡沫铝焊接技术领域，具体提供了一种基于光纤的泡沫铝焊接方法。
背景技术
泡沫铝是在铝或铝合金基体中分布大量连通或不连通孔洞的多功能轻质材料，具有孔隙率高、比强度高、比刚度大、阻尼减震性能好、耐腐蚀、耐高温、无毒、易加工等一系列优良性能，被广泛应用到航空航天、交通运输、机械、建筑和石油化工等领域。泡沫铝焊接是泡沫铝工程应用中必须解决的技术问题。当前的各种泡沫铝焊接技术存在以下主要缺陷:一是能够焊接的泡沫铝截面尺寸小；而是能够焊接的泡沫铝构件尺寸和泡沫铝截面尺寸受加热设备容量的限制；三是焊接泡沫铝能耗成本高。实现超大截面低能耗的泡沫铝焊接，并且摆脱泡沫铝焊接受加热设备容量限制的局限是人们一直期望的新型泡沫铝焊接技术。
发明内容
本发明为了解决泡沫铝焊接问题，特提供了一种基于光纤的泡沫铝焊接方法。
本发明是通过下述方案予以实现的：一种基于光纤的泡沫铝焊接方法，所述方法的过程为：
步骤一：对左右泡沫铝材料作去锈除污处理，先用体积比为1:3.1的氯化锌水溶液除去沫铝焊接面的氧化层，然后用水清洗，烘干；
步骤二：制备包含光纤的泡沫铝毛坯件，泡沫铝毛坯件中光纤端点每立方厘米不少于1个；
步骤三：用待焊接的左右泡沫铝夹住包含光纤的泡沫铝毛坯件，并在左右泡沫铝上施加不小于13MPa的预紧力；
步骤四：用激光器通过光纤对泡沫铝毛坯件加热，加热时间计算公式其中W是激光器的输出功率密度(kw/mm2)，S是所有光纤端点的横截面积(mm2)，n是光纤端点数量，ΔT是计划提高的温度(K)，C是包含光纤的泡沫铝毛坯件的比热(J/(kg·K))，m是包含光纤的泡沫铝毛坯件的质量与光纤端点数量的比值(kg)；
步骤五：在空气中冷却至室温，清除焊缝中溢出的泡沫铝，除去施加在左右泡沫铝上的预紧力。
本发明以通过激光器和光纤实现了超大截面泡沫铝的低能耗焊接，克服了传统焊接方法的缺陷和不足。超大截面低能耗泡沫铝焊接方法简单易用廉价，对焊接环境要求很低，具有广阔的工程应用前景和经济价值。
附图说明
图1是应用具体实施方式制备包含光纤的泡沫铝毛坯件的示意图；图2是应用具体实施方式焊接泡沫铝的示意图。图1中标注：1光纤、2包含光纤的泡沫铝毛坯件。图2中标注：1光纤、2包含光纤的泡沫铝毛坯件、3泡沫铝。
具体实施方式
具体实施方式一：一种基于光纤的泡沫铝焊接方法，所述方法的过程为：
步骤一：对左右泡沫铝材料作去锈除污处理，先用体积比为1:3.1的氯化锌水溶液除去沫铝焊接面的氧化层，然后用水清洗，烘干；
步骤二：制备包含光纤的泡沫铝毛坯件，泡沫铝毛坯件中光纤端点每立方厘米不少于1个；
步骤三：用待焊接的左右泡沫铝夹住包含光纤的泡沫铝毛坯件，并在左右泡沫铝上施加不小于13MPa的预紧力；
步骤四：用激光器通过光纤对泡沫铝毛坯件加热，加热时间计算公式其中W是激光器的输出功率密度(kw/mm2)，S是所有光纤端点的横截面积(mm2)，n是光纤端点数量，ΔT是计划提高的温度(K)，C是包含光纤的泡沫铝毛坯件的比热(J/(kg·K))，m是包含光纤的泡沫铝毛坯件的质量与光纤端点数量的比值(kg)；
步骤五：在空气中冷却至室温，清除焊缝中溢出的泡沫铝，除去施加在左右泡沫铝上的预紧力。
具体实施方式二：本具体实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于光纤的泡沫铝焊接方法的进一步说明，步骤二所述的包含光纤的泡沫铝毛坯各组分比例为：碳酸钡为5wt.％，余量为铝合金粉末，碳酸钡的粒度为700目，光纤为石英光纤。
具体实施方式三：本具体实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于光纤的泡沫铝焊接方法的进一步说明，步骤二所述的包含光纤的泡沫铝毛坯的制作过程：将碳酸钡颗粒和铝合金粉末放入厚度为3厘米的板型模具中，在中间按每平方厘米1个光纤端点的间隔插入光纤，然后将3厘米的厚度压缩至0.5厘米。
具体实施方式三：本具体实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于光纤的泡沫铝焊接方法的进一步说明，步骤二所述的包含光纤的泡沫铝毛坯可根据焊缝的宽度由多块0.5厘米厚的多块板型泡沫铝毛坯叠合而成。
具体实施方式三：本具体实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于光纤的泡沫铝焊接方法的进一步说明，步骤四所述的光纤在插入泡沫铝坯料前光纤端点都要作吸光涂层的黑化处理，可刷碳素墨汁、胶体石墨、粉状金属氧化物、黑色丙烯酸和氨基屏光漆。

Claims (5)

1.一种基于光纤的泡沫铝焊接方法，其特征是：所述方法的过程为：
步骤一：对左右泡沫铝材料作去锈除污处理，先用体积比为1:3.1的氯化锌水溶液除去沫铝焊接面的氧化层，然后用水清洗，烘干；
步骤二：制备包含光纤的泡沫铝毛坯件，泡沫铝毛坯件中光纤端点每立方厘米不少于1个；
步骤三：用待焊接的左右泡沫铝夹住包含光纤的泡沫铝毛坯件，并在左右泡沫铝上施加不小于13MPa的预紧力；
步骤四：用激光器通过光纤对泡沫铝毛坯件加热，加热时间计算公式其中W是激光器的输出功率密度(kw/mm2)，S是所有光纤端点的横截面积(mm2)，n是光纤端点数量，ΔT是计划提高的温度(K)，C是包含光纤的泡沫铝毛坯件的比热(J/(kg·K))，m是包含光纤的泡沫铝毛坯件的质量与光纤端点数量的比值(kg)；
步骤五：在空气中冷却至室温，清除焊缝中溢出的泡沫铝，除去施加在左右泡沫铝上的预紧力。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤的泡沫铝焊接方法，其特征在于步骤二所述的包含光纤的泡沫铝毛坯各组分比例为：碳酸钡为5wt.％，余量为铝合金粉末，碳酸钡的粒度为700目，光纤为石英光纤。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤的泡沫铝焊接方法，其特征在于步骤二所述的包含光纤的泡沫铝毛坯的制作过程：将碳酸钡颗粒和铝合金粉末放入厚度为3厘米的板型模具中，在中间按每平方厘米1个光纤端点的间隔插入光纤，然后将3厘米的厚度压缩至0.5厘米。
4.根据权利要求1所述的一种基于光纤的泡沫铝焊接方法，其特征在于步骤二所述的包含光纤的泡沫铝毛坯可根据焊缝的宽度由多块0.5厘米厚的多块板型泡沫铝毛坯叠合而成。
5.根据权利要求1所述的一种基于光纤的泡沫铝焊接方法，其特征在于步骤四所述的光纤在插入泡沫铝坯料前光纤端点都要作吸光涂层的黑化处理，可刷碳素墨汁、胶体石墨、粉状金属氧化物、黑色丙烯酸和氨基屏光漆。
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