CN110681937A - 一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法 - Google Patents

一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110681937A
CN110681937A CN201910926993.8A CN201910926993A CN110681937A CN 110681937 A CN110681937 A CN 110681937A CN 201910926993 A CN201910926993 A CN 201910926993A CN 110681937 A CN110681937 A CN 110681937A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welded
metal
molten pool
ultrasonic vibration
welding
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.)
Pending
Application number
CN201910926993.8A
Other languages
English (en)
Inventor
刘积厚
牛红伟
王江涛
卢雅琳
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.)
Jiangsu University of Technology
Jiangsu Institute of Technology
Original Assignee
Jiangsu Institute of Technology
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 Jiangsu Institute of Technology filed Critical Jiangsu Institute of Technology
Priority to CN201910926993.8A priority Critical patent/CN110681937A/zh
Publication of CN110681937A publication Critical patent/CN110681937A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • B23K1/06—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering making use of vibrations, e.g. supersonic vibrations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法，具体包括：(1)对待焊母材的待焊区域进行表面清理，然后以搭接或对接形式固定在工作台上，调整搭接区域或调整对接间隙；(2)调节焊枪的焊丝位于待焊母材的搭接区域的正上方或对接间隙的中心位置，再调节超声头的金属探针位于焊丝的后方，并保证所述金属探针位于焊接的熔池中；(3)先启动超声装置，随后启动焊枪，进行焊接。本发明方法通过将超声振动作用于熔池中的方式，促进熔钎焊过程中钎料的润湿性，改善接头组织，和界面金属间化合物形貌及分布，最终实现异种金属间的高质量连接。

Description

一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法。
背景技术
在焊接工艺中，影响焊接接头性能的主要问题在于，焊接过程中较大的热输入使焊缝中存在大量粗大晶粒，同时熔合区附近也会产生粗大的晶粒组织。晶粒粗化往往会降低接头的强度，塑韧性等，最终无法满足使用要求，减少接头服役时间。因此，细化焊缝组织一直是焊接领域着重解决的问题。
除此之外，为了减轻重量，节约能源、降低成本、满足不同的工作条件，异种材料的轻量化结构件日益受到人们的重视。利用熔点低、密度小的金属，如铝合金和镁合金，替代原有的高熔点的不锈钢、铜合金和钛合金等可大大减轻结构件重量，在重型装备轻量化方面具有良好的应用前景。对熔点差异较大的两种金属进行焊接时，如果二者都处于熔化状态，焊缝将生成大量脆性的金属间化合物，使接头性能无法满足要求。研究发现，通过严格控制焊接热输入，在焊接过程中，保证低熔点金属熔化，而高熔点金属不熔化，促使熔化的低熔点金属与固相的高熔点金属通过润湿铺展、界面冶金反应连接到一起，这种结合形式兼有熔焊和钎焊的特点，称为熔-钎焊。接头形式一般为搭接或对接形式。尽管熔钎焊工艺已经明显改善了接头性能，但是熔融金属在高熔点金属表面的润湿性问题，钎缝内气孔缺陷、熔合区组织粗化，以及界面之间产生的脆性金属间化合物仍然在一定程度上限制了接头性能的进一步提高。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
为了解决现有技术中熔钎焊存在的焊缝性能差的问题，本发明提供一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法，该方法通过将超声振动作用于熔池中的方式，促进熔钎焊过程中钎料的润湿性，改善接头组织，和界面金属间化合物形貌及分布，最终实现异种金属间的高质量连接。
本发明的技术方案如下：
一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法为，在熔钎焊过程中，对熔池或熔池/待焊母材施加超声波振动，具体包括如下步骤：
(1)对待焊母材的待焊区域进行表面清理，然后以搭接或对接形式固定在工作台上，调整搭接区域或调整对接间隙；
(2)调节焊枪的焊丝位于待焊母材的搭接区域的正上方或对接间隙的中心位置，再调节超声头的金属探针位于焊丝的后方，并保证所述金属探针位于焊接的熔池中；
(3)先启动超声装置，随后启动焊枪，进行焊接。
优选地，所述待焊母材为同种金属板材或异种金属板材。
优选地，所述待焊母材为同种金属板材时，均为低熔点金属板材；所述待焊母材为异种金属板材时，分别为低熔点金属板材和高熔点金属板材。
优选地，所述低熔点金属为铝合金或镁合金，所述高熔点金属为不锈钢、铜合金或钛合金。
优选地，所述金属探针为钨合金或钼合金。
优选地，所述超声振动的方向为纵向振动，且垂直于待焊母材的表面。
优选地，所述待焊母材以搭接形式固定，所述超声头的金属探针位于待焊母材上方的熔池中。
优选地，所述待焊母材以对接形式固定，所述超声头的金属探针位于待焊母材的下方熔池中或上方熔池中。
优选地，所述超声头的金属探针位于待焊母材的下方熔池中时，超声振动同时作用于熔池和待焊母材。
本发明的有益效果：
针对现有熔钎焊技术存在的问题，如熔融金属在高熔点金属表面的润湿性问题和界面之间产生的脆性金属间化合物等，限制了焊接头性能的进一步提高，本发明提供了一种超声振动熔池辅助熔钎焊的方法，该方法利用熔池中的超声效应及母材表面的超声机械振动减弱了焊缝残余应力，促进了熔钎焊过程中熔融金属在固相母材表面的润湿行为，改善了界面金属间化合物的形貌和分布，同时细化了焊缝凝固组织，去除钎缝内气孔残留，最终使接头性能得到了明显提高。
附图说明
图1为本发明实施例1中超声振动辅助熔池MIG搭接熔钎焊示意图；
图2为本发明实施例2中超声振动辅助熔池MIG对接熔钎焊示意图；
图3为本发明实施例3中超声振动辅助熔池和待焊母材铝合金板对接熔钎焊示意图；
图4为本发明实施例3中的超声头的结构示意图。
图中，1-不锈钢板；2-铝合金板；3-超声头；31-金属探针；4-焊枪；41-焊丝。
具体实施方式
下面将结合具体实施例和附图对本发明做进一步详细的说明，但并不限于此。
实施例1
结合图1，一种超声振动熔池辅助熔钎焊的方法，包括如下步骤：
(1)对不锈钢板1和铝合金板2(待焊母材)的待焊区域进行表面清理，去除表面氧化物和杂质，随后将二者构成搭接形式固定在工作台上，铝合金板2在上，不锈钢板1在下；
(2)调节固定焊枪4(本实施例为MIG焊枪)使焊丝41位于铝合金板2搭接区域的边缘正上方，随后调节超声头3使金属探针31位于焊丝41的正后方，并保证金属探针31在焊接时位于熔池中；
(3)首先启动超声装置，随后启动焊枪4，开始焊接；当启动焊枪4后，所述焊枪4与所述金属探针31同时向前移动；焊接结束时，先关闭焊枪4，随后关闭超声装置，取出金属探针31。
实施例2
结合图2，一种超声振动熔池辅助熔钎焊的方法，包括如下步骤：
(1)对不锈钢板1和铝合金板2(待焊母材)的待焊区域进行表面清理，去除表面氧化物和杂质，随后将二者构成对接形式固定在工作台上，所述不锈钢板1和铝合金板2在对接区域均开设坡口；
(2)调节固定焊枪4(本实施例为MIG焊枪)使焊丝41位于对接区域内(即焊缝中)，随后调节超声头3使金属探针31位于焊丝41的正后方，并保证金属探针31在焊接时位于熔池中。
(3)首先启动超声装置，随后启动焊枪4，开始焊接；当启动焊枪4后，所述焊枪4与所述金属探针31同时向前移动；焊接结束时，先关闭焊枪4，随后关闭超声装置，取出金属探针31。
实施例3
结合图3，一种超声振动熔池辅助熔钎焊的方法，包括如下步骤：
(1)对开坡口的两块铝合金板2(待焊母材)的待焊区域进行表面清理，去除表面氧化物和杂质，随后将两个所述铝合金板2构成对接形式固定在工作台上，调整对接间隙，保证金属探针31刚好进入；
(2)调节固定焊枪4(本实施例为MIG焊枪)使焊丝41位于对接区域内(即焊缝中)，调整超声头3位置，所述超声头3的端部为U形，且U形端部为曲面，并使所述超声头3的U形端部的曲面接触在两侧铝合金板2的下表面，给超声头3施加向上的力，以保证其运动过程中始终接触两侧的铝合金板2；同时使超声头3上的金属探针31位于焊丝4的后方，保证所述金属探针31在焊接中位于熔池内。
(3)首先启动超声装置，随后启动焊枪4，开始焊接；当启动焊枪4后，所述焊枪4与所述金属探针31同时向前移动；焊接结束时，先关闭焊枪4，随后关闭超声装置，取出金属探针31。
本发明利用熔池中的超声效应及母材表面的超声机械振动减弱了焊缝残余应力，细化了焊缝组织，消除了焊缝中气孔等缺陷，同时提高了熔钎焊工艺中液态金属在不锈钢表面的润湿性，改善了界面Fe-Al金属间化合物的形貌及分布，最终使接头性能得到了明显提高。
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 (9)

1.一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法，其特征在于，在熔钎焊过程中，对熔池或熔池/待焊母材施加超声波振动，具体包括如下步骤：
(1)对待焊母材的待焊区域进行表面清理，然后以搭接或对接形式固定在工作台上，调整搭接区域或调整对接间隙；
(2)调节焊枪的焊丝位于待焊母材的搭接区域的正上方或对接间隙的中心位置，再调节超声头的金属探针位于焊丝的后方，并保证所述金属探针位于焊接的熔池中；
(3)先启动超声装置，随后启动焊枪，进行焊接。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法，其特征在于，所述待焊母材为同种金属板材或异种金属板材。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法，其特征在于，所述待焊母材为同种金属板材时，均为低熔点金属板材；所述待焊母材为异种金属板材时，分别为低熔点金属板材和高熔点金属板材。
4.根据权利要求3所述的一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法，其特征在于，所述低熔点金属为铝合金或镁合金，所述高熔点金属为不锈钢、铜合金或钛合金。
5.根据权利要求1所述的一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法，其特征在于，所述金属探针为钨合金或钼合金。
6.根据权利要求1所述的一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法，其特征在于，所述超声振动的方向为纵向振动，且垂直于待焊母材的表面。
7.根据权利要求1所述的一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法，其特征在于，所述待焊母材以搭接形式固定，所述超声头的金属探针位于待焊母材上方的熔池中。
8.根据权利要求1所述的一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法，其特征在于，所述待焊母材以对接形式固定，所述超声头的金属探针位于待焊母材的下方熔池中或上方熔池中。
9.根据权利要求8所述的一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法，其特征在于，所述超声头的金属探针位于待焊母材的下方熔池中时，超声振动同时作用于熔池和待焊母材。
CN201910926993.8A 2019-09-27 2019-09-27 一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法 Pending CN110681937A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910926993.8A CN110681937A (zh) 2019-09-27 2019-09-27 一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910926993.8A CN110681937A (zh) 2019-09-27 2019-09-27 一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110681937A true CN110681937A (zh) 2020-01-14

Family

ID=69110829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910926993.8A Pending CN110681937A (zh) 2019-09-27 2019-09-27 一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110681937A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111360352A (zh) * 2020-02-28 2020-07-03 哈尔滨工业大学 一种钨铜合金与铬锆铜合金的钎焊方法
CN113102862A (zh) * 2021-05-13 2021-07-13 重庆大学 一种超声辅助的电弧增材制造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005288457A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Mie Prefecture 異種金属材の超音波接合方法および超音波接合構造体
CN102059453A (zh) * 2011-01-10 2011-05-18 哈尔滨工业大学 超声波非接触式辅助激光焊接的方法
CN105710537A (zh) * 2016-05-05 2016-06-29 北京隆源自动成型系统有限公司 一种铝合金超声辅助激光电弧复合焊接方法
CN107009039A (zh) * 2017-06-01 2017-08-04 南京工程学院 一种随焊超声振动装置及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005288457A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Mie Prefecture 異種金属材の超音波接合方法および超音波接合構造体
CN102059453A (zh) * 2011-01-10 2011-05-18 哈尔滨工业大学 超声波非接触式辅助激光焊接的方法
CN105710537A (zh) * 2016-05-05 2016-06-29 北京隆源自动成型系统有限公司 一种铝合金超声辅助激光电弧复合焊接方法
CN107009039A (zh) * 2017-06-01 2017-08-04 南京工程学院 一种随焊超声振动装置及方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111360352A (zh) * 2020-02-28 2020-07-03 哈尔滨工业大学 一种钨铜合金与铬锆铜合金的钎焊方法
CN111360352B (zh) * 2020-02-28 2021-08-17 哈尔滨工业大学 一种钨铜合金与铬锆铜合金的钎焊方法
CN113102862A (zh) * 2021-05-13 2021-07-13 重庆大学 一种超声辅助的电弧增材制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102049591B (zh) 轻金属与镀层钢板的异种金属点焊系统及其焊接方法
Li et al. Effect of groove shape on laser welding-brazing Al to steel
CN102500869B (zh) 一种金属材料电弧点焊方法
CN111347160B (zh) 一种镀铝钢-铝合金的焊接方法
WO2012121086A1 (ja) 異種金属接合方法
CN109202275B (zh) 一种防减薄、宽焊幅、永久性加强式搅拌摩擦焊方法
JP2004223548A (ja) アルミニウムと鉄鋼の接合方法
CA2349079A1 (en) Hybrid electric-arc/laser welding process especially for the welding of pipes or motor-vehicle components
CN102896398A (zh) 基于cmt的铝合金电弧点焊方法及焊接系统
CN102266994A (zh) 外加振动能量辅助下的铝合金与镁合金异质半固态钎焊方法
CN110681937A (zh) 一种基于超声振动熔池辅助熔钎焊的方法
CN103433630B (zh) 一种脉动送丝激光-电弧复合点焊方法
CN104842048A (zh) 一种钨极氩弧焊与冷金属过渡焊接复合热源焊接设备及方法和应用
CN115229194B (zh) 高速激光熔覆增材CuNi合金实现钛钢中厚板连接方法
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
CN109807420B (zh) 铝/钢异种金属低功率激光耦合dp-mig熔钎焊方法
CN110860796B (zh) 一种铝合金小电流电弧在线清理辅助激光填丝焊接方法
CN112743249A (zh) 基于基层材料电弧熔入的复合层焊缝搅拌强化方法及系统
CN101804499A (zh) 一种直接焊接铝和无镀层钢的方法
CN102284758A (zh) 镁合金与铝合金异质非真空机械强迫旋转半固态钎焊方法
JP4978121B2 (ja) 金属板の突合せ接合方法
CN111299881B (zh) 双超声辅助激光-cmt复合焊接系统及焊接方法
JP2009226425A (ja) 異種板材のスポット溶接方法
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
CN110681936A (zh) 一种超声辅助异种金属熔钎焊的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200114