CN110202231A - 一种铝铜异种金属的激光焊接方法 - Google Patents

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谈杰
叶欣
卢庆华
闫华
于治水
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Abstract

本发明涉及金属焊接技术领域，本发明提出一种铝铜异种金属的激光焊接方法，包括如下步骤：1)选用铜板作为焊接母材，铝板作为焊件，焊丝选用Zn‑22％Al药芯焊丝，焊接过程中的保护气体为Ar；2)用砂纸打磨母材和焊材表面，用高纯度乙醇擦拭其表面，然后吹干；3)将铜板置于夹具上，将铝板搭接在铝板上，搭接宽度为10mm，然后用夹具将两块板材固定；4)调节激光与工件表面呈90°，调节输送焊丝使得焊丝在激光束前端并且与工件呈45°，用氩气吹向焊接行走路径；5)进行激光镕钎焊，焊接工艺参数为：激光功率2000～2800W，焊接速度3～7mm/s，激光束偏移量‑1～+1mm(偏向铜侧为+)，气体流量20～25L/min，离焦量+30mm，送丝速度300cm/min。

Description

一种铝铜异种金属的激光焊接方法
技术领域
本发明涉及金属焊接技术领域，尤其涉及到一种铝铜异种金属的激光焊接方法。
背景技术
我国的现有的铜资源已经无法满足工业发展和经济建设的需求，以至于我国每年需要大量进口铜资源来弥补工业需求。另一方面，铜的价格也逐年升高，这促使科技工作者需求铜的替代品。在已发现的金属中，铝及其铝合金具有和铜相似的性质，铝及其铝合金不仅具有高的比强度、比模量、疲劳强度和耐腐蚀稳定性，而且具有良好的导电性、导热性、成形性和焊接性能，同时价格又低，从而成为航空、航天、船舶、铁路及武器装备等工业中应用广泛的有色金属结构材料。
在以铝代铜的应用中，铝/铜连接是必由之路。但由于铝和铜之间物理性能存在很大差异，获得良好的接头质量十分困难。热导率的差异、热膨胀系数的差异、熔点及沸点的差异、化学性能差异都是二者进行焊接的难点。现有的铝铜焊接方法有MIG、TIG的熔化焊，摩擦焊，钎焊等。
激光熔钎焊的主要优点是速度快、深度大、变形小；能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。通过高能量密度的激光束可以减小焊接热影响区和热输入，能够大大提高焊接接头的性能，改善焊缝组织。
发明内容
激光熔钎焊的主要优点是速度快、深度大、变形小；能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。通过高能量密度的激光束可以减小焊接热影响区和热输入，能够大大提高焊接接头的性能，改善焊缝组织。本发明就运用了激光熔钎焊技术，实现了铝铜异种金属的完美焊接。具体方案如下：
一种铝铜异种金属的激光焊接方法，包括如下步骤：
1)选用铜板作为焊接母材，铝板作为焊件，焊丝选用Zn-22％Al药芯焊丝，焊接过程中的保护气体为Ar；
2)用砂纸打磨母材和焊材表面，用高纯度乙醇擦拭其表面，然后吹干；
3)将铜板置于夹具上，将铝板搭接在铝板上，搭接宽度为10mm，然后用夹具将两块板材固定；
4)调节激光与工件表面呈90°，调节输送焊丝使得焊丝在激光束前端并且与工件呈45°，用氩气吹向焊接行走路径；
5)进行激光镕钎焊，焊接工艺参数为：激光功率2000～2800W，焊接速度3～7mm/s，激光束偏移量-1～+1mm(偏向铜侧为+)，气体流量20～25L/min，离焦量+30mm，送丝速度300cm/min；
6)焊后检测与分析：对接头表面成型、截面形貌、微观组织、力学性能和断裂行为进行检测和分析。
进一步的，所述铝板为6061工业纯铝，所述铜板为T2紫铜。
进一步的，在步骤5)中，其焊接工艺参数为激光功率2400～2800W，焊接速度6～7mm/s,激光束偏移量-0.5mm～+0.5mm，气体流量25L/min，离焦量+30mm，送丝速度300cm/min。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明采用激光焊，大大降低了焊接热输入，减小了热影响区的范围，减小了板材的热变形；本发明采用激光填丝熔钎焊，可以改善焊缝的组织，提高焊缝的性能，并能一定程度抑制铝铜金属氧化物的形成；铝铜的熔点差异大，本发明通过改变激光束的偏移量来调整焊接过程的能量分布，很好的解决了这一问题。
附图说明
图1为焊接示意图
图2为实施例二焊缝宏观图
图3为实施例二横截面形貌
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例一：
一种铝铜异种金属的激光焊接方法，包括如下步骤：
1)焊接母材选用T2铜板，机械加工规格为100×50×1mm，1060铝板作为焊件，机械加工规格为100×50×1mm，焊丝选择直径为1.6mm的Zn-22％Al药芯焊丝，保护气为Ar(99.99％纯度)，使用激光器为I PG-YLS-5000，送丝系统为WF-007A冷填丝机；
2)用砂纸打磨母材和焊件表面，用高纯度乙醇擦拭其表面，用烘干机吹干；
3)将铜板置于夹具上，把铝板搭接在铝板上，搭接宽度为10mm，然后用夹具将两块板材固定,防止焊接过程中板材的移动；
4)调节激光与工件表面呈90°，调节输送焊丝使焊丝在激光束前端并与工件呈45°，气体吹向焊接行走路径；
5)进行激光熔钎焊，焊接工艺参数如下：激光功率2400W，焊接速度6mm/s，激光束偏移量+1mm(偏向铜侧为+)，气体流量25L/min，离焦量+30mm，送丝速度300cm/min，，焊丝距离上板的偏移量范围为1.5～3.0mm。
在此工艺下进行焊接，无明显缺陷，焊接接头力学性能也可达到要求。
实施例二：
一种铝铜异种金属的激光焊接方法，包括如下步骤：
1)焊接母材选用T2铜板，机械加工规格为100×50×1mm，1060铝板作为焊件，机械加工规格为100×50×1mm，焊丝选择直径为1.6mm的Zn-22％Al药芯焊丝，保护气为Ar(99.99％纯度)，使用激光器为IPG-YLS-5000，送丝系统为WF-007A冷填丝机；
2)用砂纸打磨母材和焊件表面，用高纯度乙醇擦拭其表面，用烘干机吹干；
3)将铜板置于夹具上，把铝板搭接在铝板上，搭接宽度为10mm，然后用夹具将两块板材固定,防止焊接过程中板材的移动；
4)调节激光与工件表面呈90°，调节输送焊丝使焊丝在激光束前端并与工件呈45°，气体吹向焊接行走路径；
5)进行激光熔钎焊，焊接工艺参数如下：激光功率2600W，焊接速度4mm/s，激光束偏移量+0.5mm(偏向铜侧为+)，气体流量25L/min，离焦量+20mm，送丝速度300cm/min，，焊丝距离上板的偏移量范围为1.5～3.0mm。
在此工艺下进行焊接，焊缝无明显缺陷，各项性能数据均优于上述实例。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.一种铝铜异种金属的激光焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)选用铜板作为焊接母材，铝板作为焊件，焊丝选用Zn-22％Al药芯焊丝，焊接过程中的保护气体为Ar；
2)用砂纸打磨母材和焊材表面，用高纯度乙醇擦拭其表面，然后吹干；
3)将铜板置于夹具上，将铝板搭接在铝板上，搭接宽度为10mm，然后用夹具将两块板材固定；
4)调节激光与工件表面呈90°，调节输送焊丝使得焊丝在激光束前端并且与工件呈45°，用氩气吹向焊接行走路径；
5)进行激光镕钎焊，焊接工艺参数为：激光功率2000～2800W，焊接速度3～7mm/s，激光束偏移量-1～+1mm(偏向铜侧为+)，气体流量20～25L/min，离焦量+30mm，送丝速度300cm/min；
6)焊后检测与分析：对接头表面成型、截面形貌、微观组织、力学性能和断裂行为进行检测和分析。
2.根据权利要求1所述的一种铝铜异种金属的激光焊接方法，其特征在于：所述铝板为6061工业纯铝，所述铜板为T2紫铜。
3.根据权利要求1所述的一种铝铜异种金属的激光焊接方法，其特征在于：在步骤5)中，其焊接工艺参数为激光功率2400～2800W，焊接速度6～7mm/s,激光束偏移量-0.5mm～+0.5mm，气体流量25L/min，离焦量+30mm，送丝速度300cm/min。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110899882A (zh) * 2019-12-09 2020-03-24 上海工程技术大学 一种铝钢异种金属激光熔钎填丝焊的工艺
CN112355420A (zh) * 2020-10-14 2021-02-12 北京工业大学 一种基于焊丝深熔行为的光纤激光铝铜对接熔钎焊方法
CN115922061A (zh) * 2022-12-07 2023-04-07 长沙大科激光科技有限公司 基于超声实时测量的铜铝异种金属搭接焊方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4224499A (en) * 1978-10-20 1980-09-23 General Electric Company Laser welding aluminum to copper
CN1217248A (zh) * 1997-11-17 1999-05-26 大众汽车有限公司 激光焊接方法
JP2005131642A (ja) * 2003-10-28 2005-05-26 Daihen Corp フレア継手のレーザ照射パルスアーク溶接方法
CN1767922A (zh) * 2003-03-29 2006-05-03 格里洛工厂股份公司 用于利用Zn/Al添加材料惰性气体焊接或惰性气体钎焊包括相同或不同金属或金属合金的工件的方法
CN101254562A (zh) * 2006-11-13 2008-09-03 沃尔沃汽车公司 采用双点法的激光钎焊改进
CN101850472A (zh) * 2009-03-31 2010-10-06 武汉楚天激光（集团）股份有限公司 激光焊接铝及铝合金材料的工艺方法
CN101941119A (zh) * 2010-09-10 2011-01-12 北京工业大学 一种激光填丝连接铝合金与钢的方法
CN102699535A (zh) * 2012-06-04 2012-10-03 哈尔滨工程大学 镁与钢异种金属超音频脉冲激光熔钎焊接焊丝及焊接方法
CN103862123A (zh) * 2014-03-11 2014-06-18 南京理工大学 一种太阳能集热板芯的激光焊接方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4224499A (en) * 1978-10-20 1980-09-23 General Electric Company Laser welding aluminum to copper
CN1217248A (zh) * 1997-11-17 1999-05-26 大众汽车有限公司 激光焊接方法
CN1767922A (zh) * 2003-03-29 2006-05-03 格里洛工厂股份公司 用于利用Zn/Al添加材料惰性气体焊接或惰性气体钎焊包括相同或不同金属或金属合金的工件的方法
JP2005131642A (ja) * 2003-10-28 2005-05-26 Daihen Corp フレア継手のレーザ照射パルスアーク溶接方法
CN101254562A (zh) * 2006-11-13 2008-09-03 沃尔沃汽车公司 采用双点法的激光钎焊改进
CN101850472A (zh) * 2009-03-31 2010-10-06 武汉楚天激光（集团）股份有限公司 激光焊接铝及铝合金材料的工艺方法
CN101941119A (zh) * 2010-09-10 2011-01-12 北京工业大学 一种激光填丝连接铝合金与钢的方法
CN102699535A (zh) * 2012-06-04 2012-10-03 哈尔滨工程大学 镁与钢异种金属超音频脉冲激光熔钎焊接焊丝及焊接方法
CN103862123A (zh) * 2014-03-11 2014-06-18 南京理工大学 一种太阳能集热板芯的激光焊接方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄健康: "铝/ 铜异种金属熔钎焊焊接研究现状", 《电焊机》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110899882A (zh) * 2019-12-09 2020-03-24 上海工程技术大学 一种铝钢异种金属激光熔钎填丝焊的工艺
CN112355420A (zh) * 2020-10-14 2021-02-12 北京工业大学 一种基于焊丝深熔行为的光纤激光铝铜对接熔钎焊方法
CN115922061A (zh) * 2022-12-07 2023-04-07 长沙大科激光科技有限公司 基于超声实时测量的铜铝异种金属搭接焊方法

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