CN110039209A - 一种异种金属的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异种金属的焊接方法，属于异种材料连接技术领域。所述异种金属的焊接方法包括以下步骤：在第一材料上开通槽，将第一材料放置在第二材料上；将焊炬的焊丝对准所述通槽，所述焊炬提供热量，熔化所述焊丝在所述通槽处进行焊接；所述焊丝与所述第一材料进行钎焊，所述焊丝与所述第二材料进行熔焊，所述焊丝在所述通槽处形成焊钉，通过所述焊钉将所述第一材料及第二材料锁死。本发明异种金属的焊接方法使物理及化学性能差异大的材料间焊接强度高，可以实现有效连接，具有良好的力学性能，设备简单、易于操作。

Description

一种异种金属的焊接方法

技术领域

本发明涉及异种材料连接技术领域，特别涉及一种异种金属的焊接方法。

背景技术

近年来，随着轻量化需求的增加以及轻量化材料的应用，异种材料的连接需求日益增加。对于异种金属的连接，传统的熔焊方式面临巨大的挑战。主要原因是：不同材料之间物理和化学特性差异很大，并且在不同材料之间易发生化学反应生成脆性相，造成连接强度不足。比如，在钢和铝合金的熔焊中，就遇到了很大问题，主要表现在：钢与铝合金之间的固溶度较低、物理性能差异较大。钢的熔点比铝合金的熔点高，在焊接过程中，当铝合金完全熔化为液态时，钢仍处于固态。铝合金和钢在焊接时会在连接界面处生成脆硬的金属间化合物，直接影响接头的使用性能。

在现有技术中，是在钢板上进行镀锌，再进行镀锌钢板与铝合金的焊接，无法满足铝合金与无镀层钢板的焊接要求。

发明内容

本发明提供一种异种金属的焊接方法，解决了或部分解决了现有技术中物理及化学性能差异大的材料间焊接强度低，难以实现有效连接的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种异种金属的焊接方法包括以下步骤：在第一材料上开通槽，将第一材料放置在第二材料上，所述第一材料和所述第二材料为异种金属材质；将焊炬的焊丝对准所述通槽，所述焊炬提供热量，熔化所述焊丝在所述通槽处进行焊接；所述焊丝与所述第一材料进行钎焊，所述焊丝与所述第二材料进行熔焊，所述焊丝在所述通槽处形成焊钉，通过所述焊钉将所述第一材料及第二材料锁死。

进一步地，所述第二材料的熔点＜所述第一材料的熔点，并且所述焊丝的熔点＜所述第一材料的熔点。

进一步地，所述焊丝的主成分与所述第二材料的主成分相同。

进一步地，所述通槽的形状为非圆形。

进一步地，当所述通槽的相对两侧之间的间距小于10mm时；将焊炬的焊丝对准所述通槽的中心，所述焊炬提供热量，熔化所述焊丝在所述通槽处进行焊接。

进一步地，当所述通槽的相对两侧之间的间距在10-20mm之间时；将焊炬的焊丝对准所述通槽的中心，所述焊炬提供热量，熔化所述焊丝在所述通槽处进行焊接；或，将所述焊炬的焊丝对准所述通槽的边缘，所述焊炬带动所述焊丝绕所述通槽的边缘动作，所述焊炬提供热量，熔化所述焊丝在所述通槽处进行焊接。

进一步地，当焊炬的焊丝对准所述通槽的中心进行焊接时，所述焊丝熔满所述通槽形成焊钉，所述焊钉靠近所述第一材料的端部覆盖在所述第一材料的表面。

进一步地，当所述通槽的相对两侧之间的间距大于20mm时；所述将焊炬的焊丝对准所述通槽的边缘，所述焊炬带动所述焊丝绕所述通槽的边缘动作，所述焊炬提供热量，熔化所述焊丝在所述通槽处进行焊接。

进一步地，当焊炬的焊丝对准所述通槽的边缘进行焊接时，所述焊钉靠近所述第一材料的端部的一侧设置在所述通槽的边缘处，所述焊钉靠近所述第一材料的端部的另一侧覆盖在所述第一材料的表面。

进一步地，所述焊炬位于靠近所述第一材料的一侧，所述焊炬的焊丝与所述第一材料的夹角为30°至90°，所述焊炬为焊接提供气体保护。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于在第一材料上开通槽，将第一材料放置在第二材料上，第一材料和第二材料为异种金属材质，将焊炬的焊丝对准通槽，焊炬提供热量，熔化焊丝在通槽处进行焊接，焊丝与第一材料进行钎焊，焊丝与第二材料进行熔焊，焊丝在通槽处形成焊钉，通过焊钉将第一材料及第二材料锁死，即本申请在熔焊和钎焊的基础上，通过机械的方式实现两个物理及化学性能差异大的异金属材料间的连接，可以实现异金属材料间有效连接，具有良好的力学性能，设备简单、易于操作。

附图说明

图1为本发明实施例提供的异种金属的焊接方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的异种金属的焊接方法的实施例一焊接前的示意图；

图3为本发明实施例提供的异种金属的焊接方法的实施例一焊接后的示意图；

图4为本发明实施例提供的异种金属的焊接方法的实施例二焊接前的示意图；

图5为本发明实施例提供的异种金属的焊接方法的实施例二焊接后的示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种异种金属的焊接方法包括以下步骤：

步骤1，在第一材料1上开通槽，将第一材料1放置在第二材料3上，第一材料1和第二材料3为异种金属材质。

步骤2，将焊炬4的焊丝5对准通槽2，焊炬4提供热量，熔化焊丝5在通槽2处进行焊接。

步骤3，焊丝5与第一材料1进行钎焊，焊丝5与第二材料3进行熔焊，焊丝5在通槽2处形成焊钉6，通过焊钉6将第一材料1及第二材料2锁死。

本申请具体实施方式由于在第一材料1上开通槽，将第一材料1放置在第二材料3上，第一材料1和第二材料3为异种金属材质，将焊炬4的焊丝5对准通槽2，焊炬4提供热量，熔化焊丝5在通槽2处进行焊接，焊丝5与第一材料1进行钎焊，焊丝5与第二材料3进行熔焊，焊丝5在通槽2处形成焊钉6，通过焊钉6将第一材料1及第二材料2锁死，即本申请是在熔焊和钎焊的基础上，通过机械的方式实现两个物理及化学性能差异大的异金属材料间的连接，可以实现异金属材料间有效连接，具有良好的力学性能，设备简单、易于操作。

详细介绍步骤2。

第二材料3的熔点＜第一材料1的熔点，并且焊丝5的熔点＜第一材料1的熔点，焊丝5的主成分与第二材料3的主成分相同，即：第二材料3与焊丝5之间的焊接性能优于第一材料1与焊丝5之间的焊接性能，保证焊丝5可以与第二材料3形成熔焊，保证焊丝5可以与第一材料1形成钎焊。

通槽2的形状为非圆形，提升接头的抗扭转性能。

当通槽2的相对两侧之间的间距小于10mm时。

将焊炬4的焊丝5对准通槽2的中心，焊炬4提供热量，熔化焊丝5在通槽4处进行焊接。当焊炬4的焊丝5对准通槽4的中心进行焊接时，焊丝5熔满通槽4形成焊钉6，焊钉6靠近第一材料1的端部覆盖在第一材料1的表面，保证锁死。

当通槽2的相对两侧之间的间距在10-20mm之间时。

将焊炬4的焊丝5对准通槽2的中心，焊炬4提供热量，熔化焊丝5在通槽4处进行焊接。当焊炬4的焊丝5对准通槽4的中心进行焊接时，焊丝5熔满通槽4形成焊钉6，焊钉6靠近第一材料1的端部覆盖在第一材料1的表面，保证锁死。

或，

将焊炬4的焊丝5对准通槽2的边缘，焊炬4带动焊丝5绕通槽2的边缘动作，焊炬4提供热量，熔化焊丝5在通槽2处进行焊接。当焊炬4的焊丝5对准通槽2的边缘进行焊接时，焊钉6靠近第一材料1的端部的一侧设置在通槽2的边缘处，焊钉6靠近第一材料1的端部的另一侧覆盖在第一材料1的表面，保证锁死。

当通槽2的相对两侧之间的间距大于20mm时。

将焊炬4的焊丝5对准通槽2的边缘，焊炬4带动焊丝5绕通槽2的边缘动作，焊炬4提供热量，熔化焊丝5在通槽2处进行焊接。当焊炬4的焊丝5对准通槽2的边缘进行焊接时，焊钉6靠近第一材料1的端部的一侧设置在通槽2的边缘处，焊钉6靠近第一材料1的端部的另一侧覆盖在第一材料1的表面，保证锁死。

焊炬4位于靠近第一材料1的一侧，焊炬4的焊丝5与第一材料1的夹角为30°至90°，焊炬4为焊接提供气体保护。为了更清楚本发明实施例，下面从本发明实施例的使用方法上予以介绍。

当通槽2的相对两侧之间的间距小于10mm时。

参见图2-3，第一材料1与第二材料3相互搭接，第一材料1设置在第二材料3的上方，并且第一材料1的待连接部位开设有通槽2。焊丝5及焊炬4位于第一材料1的1一侧。经过焊接后，焊丝5在通槽2内形成焊钉6，焊钉6与第二材料3之间为熔焊连接，焊钉6与上第一材料1之间为钎焊连接。

第一材料1为1.5mm厚低合金高强钢340LA；第二材料3为2.0mm厚5系铝合金；低合金高强钢的熔点大于5系铝合金的熔点。焊丝5为1.2mm直径的铝合金焊丝ER5087；ER5087与5系铝合金之间的焊接性能优于ER5087与低合金高强钢的焊接性能。施焊前可在第一材料1和第二材料3之间、待焊位置周围涂抹结构胶。

将第一材料1待连接部位预制通槽2。通槽2为椭圆形，其长轴直径8mm，短轴直径7mm。用钢刷打磨第二材料3铝合金的待焊部位；第一材料1置于第二材料3上方，通槽2位于下层材料3待焊部位上方。

焊丝5位于通槽2上方，对准待焊部位椭圆形通槽2的中心。采用MIG焊方法，保护气体为氩气，由电弧提供焊接能源。送入保护气体后开始焊接，焊炬4提供电弧热，熔化焊丝5进行焊接。

熔化的焊丝5与第二材料3进行熔焊，熔化的焊丝5与第一材料1进行钎焊。熔化的焊丝5填满通槽2后，继续焊接，在上层材料1上表面形成余高。焊接结束，熔化的焊丝5形成“T”形实心焊钉6，焊钉6与第二材料3一起形成的紧固结构将第一材料1固定在中间，将第一材料1锁死。

为提高接头力学性能，填满通槽2形成余高后，焊炬4可沿焊钉6边缘焊接一圈或多圈形成较厚的焊钉6头部。

施焊前可在第一材料1和第二材料3之间、待焊位置周围涂抹结构胶。

当通槽2的相对两侧之间的间距大于20mm时。

第一材料1与第二材料3相互搭接，第一材料1设置在第二材料3的上方，并且第一材料1的待连接部位开设有通槽2。焊丝5及焊炬4位于第一材料1的1一侧。经过焊接后，焊丝5在通槽2内形成焊钉6，焊钉6与第二材料3之间为熔焊连接，焊钉6与第一材料1之间为钎焊连接。

第一材料1为1.5mm厚低合金高强钢340LA；第二材料3为2.0mm厚5系铝合金；低合金高强钢的熔点大于5系铝合金的熔点。焊丝5为1.2mm直径的铝合金焊丝ER5087；ER5087与5系铝合金之间的焊接性能优于ER5087与低合金高强钢的焊接性能。

将第一材料1待连接部位预制通槽2。通槽2为椭圆形，其长轴直径22mm，短轴直径20mm。用钢刷打磨第二材料3铝合金的待焊部位；第一材料1置于第二材料3上方，通槽2位于第二材料3待焊部位上方。

焊丝5位于通槽2上方，对准待焊部位椭圆形通槽2的边缘。采用MIG焊方法，保护气体为氩气，由电弧提供焊接能源。送入保护气体后开始焊接，焊炬4提供电弧热，熔化焊丝5进行焊接。

熔化的焊丝5与第二材料3进行熔焊、熔化的焊丝5与第一材料1进行钎焊。焊炬4带动焊丝5沿通槽2的边缘运动一周及以上。焊接结束，熔化的焊丝5形成焊钉6，焊钉6与第二材料3形成的结构将第一材料1固定在中间，将第一材料1锁死。

为提高接头力学性能，焊炬4带动焊丝5沿通槽2的边缘运动一周后，可继续沿边缘焊接多圈形成较大尺寸的焊钉6头部。

施焊前可在第一材料1和第二材料3之间、待焊位置周围涂抹结构胶。

在本申请中的实施例中，所采用的焊接方式为MIG焊，焊接方式也可采用TIG填丝焊、激光填丝焊、激光-MIG复合焊等方式。

在本发明的实施例1和实施例2中，焊炬4的工艺参数参见表1。

保护气体	焊接电流(A)	焊接电压(V)
			氩气	90-180	12-25

表1

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种异种金属的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

在第一材料上开通槽，将第一材料放置在第二材料上，所述第一材料和所述第二材料为异种金属材质；

将焊炬的焊丝对准所述通槽，所述焊炬提供热量，熔化所述焊丝在所述通槽处进行焊接；

所述焊丝与所述第一材料进行钎焊，所述焊丝与所述第二材料进行熔焊，所述焊丝在所述通槽处形成焊钉，通过所述焊钉将所述第一材料及第二材料锁死。

2.根据权利要求1所述的异种金属的焊接方法，其特征在于：

所述第二材料的熔点＜所述第一材料的熔点，

且，所述焊丝的熔点＜所述第一材料的熔点。

3.根据权利要求1所述的异种金属的焊接方法，其特征在于：

所述焊丝的主成分与所述第二材料的主成分相同。

4.根据权利要求1所述的异种金属的焊接方法，其特征在于：

所述通槽的形状为非圆形。

5.根据权利要求1所述的异种金属的焊接方法，其特征在于：

当所述通槽的相对两侧之间的间距小于10mm时；

将焊炬的焊丝对准所述通槽的中心，所述焊炬提供热量，熔化所述焊丝在所述通槽处进行焊接。

6.根据权利要求1所述的异种金属的焊接方法，其特征在于：

当所述通槽的相对两侧之间的间距在10-20mm之间时；

将焊炬的焊丝对准所述通槽的中心，所述焊炬提供热量，熔化所述焊丝在所述通槽处进行焊接；

或，

将所述焊炬的焊丝对准所述通槽的边缘，所述焊炬带动所述焊丝绕所述通槽的边缘动作，所述焊炬提供热量，熔化所述焊丝在所述通槽处进行焊接。

7.根据权利要求5或6所述异种金属的焊接方法，其特征在于：

当焊炬的焊丝对准所述通槽的中心进行焊接时，所述焊丝熔满所述通槽形成焊钉，所述焊钉靠近所述第一材料的端部覆盖在所述第一材料的表面。

8.根据权利要求1所述的异种金属的焊接方法，其特征在于：

当所述通槽的相对两侧之间的间距大于20mm时；

所述将焊炬的焊丝对准所述通槽的边缘，所述焊炬带动所述焊丝绕所述通槽的边缘动作，所述焊炬提供热量，熔化所述焊丝在所述通槽处进行焊接。

9.根据权利要求6或8所述的异种金属的焊接方法，其特征在于：

当焊炬的焊丝对准所述通槽的边缘进行焊接时，所述焊钉靠近所述第一材料的端部的一侧设置在所述通槽的边缘处，所述焊钉靠近所述第一材料的端部的另一侧覆盖在所述第一材料的表面。

10.根据权利要求1所述的异种金属的焊接方法，其特征在于：

所述焊炬位于靠近所述第一材料的一侧，所述焊炬的焊丝与所述第一材料的夹角为30°至90°，所述焊炬为焊接提供气体保护。