CN108057935A - 铝钢激光钎焊及材料 - Google Patents

铝钢激光钎焊及材料 Download PDF

Info

Publication number
CN108057935A
CN108057935A CN201610972751.9A CN201610972751A CN108057935A CN 108057935 A CN108057935 A CN 108057935A CN 201610972751 A CN201610972751 A CN 201610972751A CN 108057935 A CN108057935 A CN 108057935A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
laser
wire
aluminum steel
welding wire
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.)
Withdrawn
Application number
CN201610972751.9A
Other languages
English (en)
Inventor
张宇
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to CN201610972751.9A priority Critical patent/CN108057935A/zh
Publication of CN108057935A publication Critical patent/CN108057935A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

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
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/005—Soldering by means of radiant energy
    • B23K1/0056—Soldering by means of radiant energy soldering by means of beams, e.g. lasers, E.B.
    • 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
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/19—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering taking account of the properties of the materials to be soldered

Abstract

本发明公开了一种铝钢激光钎焊及材料，包括焊丝通电加热及送丝系统，以及用于材料熔化的激光束系统；材料包括通电加热的实芯焊丝，以及预先铺覆在焊接试板的钎焊剂料，焊丝为Al‑Si类焊丝，钎焊剂料为KAlF4+K3AlF6，涂覆量20‑30g/m2，可实现速度1.5‑4.5m/min钎焊。

Description

铝钢激光钎焊及材料
技术领域
本发明涉及一种异种金属钎焊方法及材料，属于钎焊技术领域，具体涉及一种铝和钢的激光钎焊技术和材料。
背景技术
铝和钢薄板在汽车、家电等领域应用广泛，焊接技术和材料相对成熟。随着汽车轻量化的发展，铝已经取代部分非承载部分的钢板，这就提出了铝钢异种金属的焊接问题。
由于铝和钢的熔点差异大，使用传统的弧焊工艺，容易导致焊合区生成大量金属间化合物，恶化接头力学性能和工艺性能。
采用传统钎焊方法，一方面是结合强度低，另一方面是效率低，满足不了自动化或机器人作业要求；同时焊合区的金属间化合物也影响着接头的力学性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高效、质量稳定的铝钢钎焊方法及材料，使用该方法和材料，得到的接头质量合格，力学性能优异。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
铝钢激光钎焊及材料，该方法包括两个系统：焊丝通电加热及送丝系统，以及用于材料熔化的激光束系统；材料包括通电加热的实芯焊丝，以及预先铺覆在焊接试板的钎焊剂料。具体步骤和工艺如下：
1)铝钢试板拼成搭接状态，钢板和铝板的厚度在3mm以下；
2)在搭接处预覆钎焊剂料，主要成分是KAlF4+K3AlF6，涂覆量20-30g/m2；
3)调试激光束系统用于材料熔化，激光器功率2.5-5kW，激光束垂直于焊接试板表面，光斑移动速度3.5-4.5m/min，采用纯氩为保护气体，流量在15-20L/min之间；
4)调试焊丝加热和送丝系统，通电电流180-260A，送丝速度8-25m/min，送丝方向与焊接试板表面成45°，焊丝为Al-Si类焊丝，且送丝速度/激光光斑移动速度＝4-6；
该方法采用半导体激光器，焦斑直径为3-5mm，离焦量为30mm，
该方法采用实芯焊丝规格在1.0-1.6mm之间，以重量百分比计，化学成分包括Si11-13％，Fe≤0.8％，其余为Al。
该方法使用钎焊还包括KF和KHF2。
该方法的技术要点说明如下：
在搭接处预覆钎焊剂料，主要成分是KAlF4+K3AlF6，涂覆量20-30g/m2。预涂钎剂目的是形成低熔点、铺展性能好的辅助熔敷金属，用以弥补激光熔化实芯焊丝带来的焊接熔池带来的搭接性不好，易产生气孔等缺陷。出于工艺性能角度考虑，钎剂主要成分是KAlF4，K3AlF6，并含有KF和KHF2，以便在高速钎焊状态下，保持优良的焊接工艺性能。
涂覆量低于20g/m2时，不能形成有效的辅助熔池，效果不明显；当涂覆量超过30g/m2时，辅助熔池量过大，会消耗过多的激光能量，影响工艺性能。因此最优涂覆量是20-30g/m2；
激光束系统用于填充实芯焊丝的熔化，激光器功率1.5-5kW，激光束垂直于焊接试板表面，焊接速度1.5-4.5m/min，采用纯氩保护气体，流量15-20L/min。
激光功率由焊丝直径和钢板厚度决定，功率过小，或导致能量不足，不能同时熔化实芯焊丝和钎剂；激光功率过大时，易烧穿焊接试板，因此功率范围是1.5-4kW之间。
该方法采用半导体激光器，焦斑直径为3-5mm，离焦量为30mm；
焊接速度在3.5-4.5m/min之间，一方面要满足熔化焊丝，成型性能的要求，同时速度越快越好，以提高钎焊效率。
氩气保护效果最好，流量在15-20L/min之间。流量由焊接熔池，焊丝直径，试板厚度差等因素决定。
实芯焊丝加热和送丝系统，通电电流180-260A，送丝速度8-25m/min，送丝方向与焊接试板表面成45°，焊丝为Al-Si类焊丝，且送丝速度/激光光斑移动速度＝4-6。
采用是通电加热的实芯焊丝，一方面是消除焊接裂纹，另一方方面是提高焊接效率和质量。通电电流180-260A，由焊丝直径决定，焊丝直径在1.0-1.4mm之间。送丝速度8-25m/min是，同样受制于焊丝直径，以及激光焊接速度。
送丝速度/激光光斑移动速度的比值在4-6之间。一方面是出于增加熔敷率、提升焊接效率的需要，另一方面是要兼顾接头成型性能。
由于激光束系统垂直于焊接试板表面，送丝方向与焊接试板表面成45°。
焊丝为Al-Si类焊丝，规格在1.0-1.6mm之间，以重量百分比计，化学成分包括Si11-13％，Fe≤0.8％，其余为Al。
与现有技术相比，本发明焊丝的有益效果至少在于：
1.可将钎焊速度从当前的不足2m/min提升到4m/min以上，且无缺陷和裂纹，满足高效自动化焊接；
2.焊接接头抗拉强度≥80％母材金属，高于采用现有技术制得的接头强度。
具体实施方式
以下结合优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
先选定焊接试板，并安装在试验台上。
按技术要求先制作实芯焊丝和钎料，并将钎料均匀涂敷在焊接试板表面，涂覆量20-30g/m2；
激光系统选用半导体激光器，激光器功率2.5-3kW，焦斑直径为3-5mm，离焦量为30mm。焊接过程中，激光束垂直于焊接试板表面；激光束移动速度1.5-4.5m/min，采用纯氩为保护气体，流量在15-20L/min之间；
选用Al-Si实芯焊丝，焊丝送丝方向与焊接试板表面成45°。通电电流180-260A，送丝速度8-25m/min；
按照技术要求开展、完成激光钎焊，焊后对焊接接头进行质量检验，并对焊接接头进行拉伸试验测试。
实施例1：
焊接试板为1.2mm厚铝板，以及0.8mm厚钢板，焊接工艺参数见表1。
实芯焊丝为Al-Si焊丝，含有0.2％Zn；钎剂为KAlF4，K3AlF6，KF，KHF2，以及4％的KBI。
焊后检验，未发现缺陷。
实施例2：
焊接试板为1.2mm厚铝板，以及0.8mm厚钢板，焊接工艺参数见表1。
实芯焊丝为Al-Si焊丝，含有0.2％Zn；钎剂为KAlF4，K3AlF6，KF及5％KHF2。
焊后检验，未发现缺陷。
实施例3：
焊接试板为1.2mm厚铝板，以及1.2mm厚钢板，焊接工艺参数见表1。
实芯焊丝为Al-Si焊丝，含有0.1％Mg；钎剂为KAlF4，K3AlF6，KF及5％KHF2。
焊后检验，未发现缺陷。
实施例4：
焊接试板为1.2mm厚铝板，以及1.2mm厚钢板，焊接工艺参数见表1。
实芯焊丝为Al-Si焊丝，含有0.1％Mg；钎剂为KAlF4，K3AlF6和KF。
焊后检验，未发现缺陷。
实施例5：
焊接试板为0.8mm厚铝板，以及0.8mm厚钢板，焊接工艺参数见表1。
实芯焊丝为Al-Si焊丝；钎剂为KAlF4，K3AlF6和KF,及3％H3BO3
焊后检验，未发现缺陷。
实施例6：
焊接试板为0.8mm厚铝板，以及0.8mm厚钢板，焊接工艺参数见表1。
实芯焊丝为Al-Si焊丝；钎剂为KAlF4，K3AlF6和KF,及3％H3BO3。
焊后检验，未发现缺陷。
实施例7：
焊接试板为1.4mm厚铝板，以及1.8mm厚钢板，焊接工艺参数见表1。
实芯焊丝为Al-Si焊丝，含有0.2％Cr；钎剂为KAlF4，K3AlF6和KF。
焊后检验，未发现缺陷。
实施例8：
焊接试板为1.4mm厚铝板，以及1.8mm厚钢板，焊接工艺参数见表1。
实芯焊丝为Al-Si焊丝，含有0.2％Cr；钎剂为KAlF4，K3AlF6和KF。
焊后检验，未发现缺陷。
对比例1：
焊接试板为1.2mm厚铝板，以及0.8mm厚钢板，焊接工艺参数见表1。
实芯焊丝为Al-Si焊丝；钎剂为KAlF4，K3AlF6。
焊后检验，未发现缺陷。
对比例2：
焊接试板为1.2mm厚铝板，以及0.8mm厚钢板，焊接工艺参数见表1。
实芯焊丝为Al-Si焊丝；钎剂为KAlF4，K3AlF6和KF。
焊后检验，未发现缺陷。
对比例3：
焊接试板为1.2mm厚铝板，以及1.2mm厚钢板，焊接工艺参数见表1。
实芯焊丝为Al-Si焊丝，含有0.1％Mg；钎剂为KAlF4，K3AlF6，KF及KHF2。
焊后检验，未发现缺陷。
对比例4：
焊接试板为1.2mm厚铝板，以及1.2mm厚钢板，焊接工艺参数见表1。
实芯焊丝为Al-Si焊丝；钎剂为KAlF4，K3AlF6和KF。
焊后检验，未发现缺陷。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。本领域的技术人员在本发明构思的启示下对本发明所做的任何变动均落在本发明的保护范围内。
表1实施例试验参数
表2实施例焊接接头质量及性能

Claims (4)

1.铝钢激光钎焊及材料，其特征在于，该方法包括两个系统：焊丝通电加热及送丝系统，以及用于材料熔化的激光束系统；材料包括通电加热的实芯焊丝，以及预先铺覆在焊接试板的钎焊剂料，具体步骤和工艺如下：
1）铝钢试板拼成搭接状态，钢板和铝板的厚度在3mm以下；
2）在搭接处预覆钎焊剂料，主要成分是KAlF4+K3AlF6，涂覆量20-30g/m2；
3）调试激光束系统用于材料熔化，激光器功率2.5-5kW，激光束垂直于焊接试板表面，移动速度3.5-4.5m/min，采用纯氩保护气体，流量15-20L/min；
4）调试焊丝加热和送丝系统，通电电流180-260A，送丝速度8-25m/min，送丝方向与焊接试板表面成45º，焊丝为Al-Si类焊丝，且送丝速度/激光光斑移动速度=4-6。
2.根据权利要求1所述的铝钢激光钎焊及材料，其特征在于，激光器为半导体激光器，焦斑直径为3-5mm，离焦量为30mm。
3.根据权利要求1所述的铝钢激光钎焊及材料，其特征在于，实芯焊丝规格在1.0-1.6mm之间，以重量百分比计，化学成分包括Si 11-13%, Fe≤0.8%, 其余为Al。
4.根据权利要求1所述的铝钢激光钎焊及材料，其特征在于，以重量百分比计，钎焊剂料还包括KF和KHF2。
CN201610972751.9A 2016-11-07 2016-11-07 铝钢激光钎焊及材料 Withdrawn CN108057935A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610972751.9A CN108057935A (zh) 2016-11-07 2016-11-07 铝钢激光钎焊及材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610972751.9A CN108057935A (zh) 2016-11-07 2016-11-07 铝钢激光钎焊及材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108057935A true CN108057935A (zh) 2018-05-22

Family

ID=62137203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610972751.9A Withdrawn CN108057935A (zh) 2016-11-07 2016-11-07 铝钢激光钎焊及材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108057935A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112620856A (zh) * 2020-12-17 2021-04-09 广东省科学院中乌焊接研究所 一种异种金属材料焊接前的预处理方法、异种金属材料焊接产品及其焊接方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112620856A (zh) * 2020-12-17 2021-04-09 广东省科学院中乌焊接研究所 一种异种金属材料焊接前的预处理方法、异种金属材料焊接产品及其焊接方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4256879B2 (ja) 鉄系材料とアルミニウム系材料との接合方法および接合継手
CN107999916B (zh) 一种异种材料的双光束激光-tig复合填丝熔钎焊方法
CA2617767C (en) Method for arc or beam brazing/welding of workpieces of identical or different metals or metal alloys with additional materials of sn base alloys; sn base alloy wire
CN101745709B (zh) 适用于铝/钢异种合金对接的辅助涂层tig熔-钎焊方法
KR100997607B1 (ko) 이재 접합 방법
CN103143804B (zh) 一种钛、铝异种金属超声辅助火焰钎焊方法
CN108526692B (zh) 一种镁/铝异种金属的激光填料焊工艺
CN111872598A (zh) 铝合金焊丝
WO2022083013A1 (zh) 一种铝合金薄板大间隙对接的摆动激光填丝焊方法
CN100519032C (zh) 低温钎焊铝合金获得高温使用性能焊接接头的方法
CN102896406A (zh) 钛合金与纯铝板的tig焊接方法
CN101434014A (zh) 一种适用于铝合金/不锈钢异种金属电弧熔-钎焊的钎剂
CN104801848A (zh) 一种调控钛/铝异种金属搅拌摩擦焊接头中脆性相的方法
CN100509256C (zh) 一种用于大光斑激光-电弧复合热源连接异种金属的钎剂
CN108296584B (zh) 一种钛-钢板材对接双热源低热输入钎焊方法
WO2018155492A1 (ja) レーザろう付け方法および重ね継手部材の製造方法
CN108188582A (zh) 一种用于制备镁/钢异种金属拼焊板的激光-电弧复合填丝焊接方法
CN110899882A (zh) 一种铝钢异种金属激光熔钎填丝焊的工艺
CN103056546A (zh) 用于tig法焊接钛合金与纯铝板的焊丝
KR20130069433A (ko) 열교환기의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 열교환기
CN108057935A (zh) 铝钢激光钎焊及材料
CN208772728U (zh) 激光氩弧复合焊接机
TAKAYA et al. Hot-wire laser brazing technology for steel/aluminum alloy dissimilar joint
WO2018155508A1 (ja) Ｍｉｇろう付け方法、重ね継手部材の製造方法、および重ね継手部材
CN114393343A (zh) 铝合金焊接消耗品和冶金结合的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20180522

WW01 Invention patent application withdrawn after publication