PL184049B1 - Sposób łączenia elementu wykonanego z aluminium lub jego stopów z elementem wykonanym z miedzi lub jej stopów - Google Patents

Abstract

1. Sposób laczenia elementu wykonanego z aluminium lub jego stopów z elementem wykonanym z miedzi lub jej stopów przez spawanie laserowe, znamienny tym, ze ze- wnetrzna powierzchnie elementu aluminiowego pokrywa sie przed spawaniem dodatkowa powloka, tworzaca warstwe absorbujaca cieplo. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób łączenia elementu wykonanego z aluminium lub jego stopów z elementem wykonanym z miedzi lub jej stopów przez spawanie laserowe. Sposób ten może znaleźć zastosowanie zwłaszcza do łączenia elementów aluminiowych i miedzianych kolektora słonecznego albo wymiennika ciepła.

W artykule H. Bandow (Schweissen und Schneiden), zeszyt 23 - 1971 r. (Spawanie i cięcie nr 23 z 1971 r.) na str. 274 omówiony jest sposób łączenia aluminium z miedzią przez spawanie wiązką elektronową. Ponieważ proces ten odbywa się w próżni, spawanie konstrukcji o dużych wymiarach jest znacznie utrudnione, bowiem wiąże się z koniecznością budowy kosztownych osłon próżniowych.

Z japońskiego opisu patentowego nr JP 74099941 znane jest stosowanie przy łączeniu, elementów aluminiowych i miedzianych przekładek ze stopu srebra z miedzią.

Znane jest również tarciowe łączenie elementów miedzianych i aluminiowych, które powoduje jednak powstawanie szerokich śladów w miejscu połączenia na powierzchniach łączonych elementów.

Z książki A. Klimpela pt. „Nowoczesne technologie spawania metali” (WNT 1984 r.), str. 160 oraz str. 184-185, znane jest spawanie elektronowe, jak również spawanie laserowe różnych metali i stopów, między innymi również stopów miedzi i aluminium.

Zasadniczą wadą spoin uzyskiwanych w wyniku znanych sposobów spawania laserowego elementów ze stopów miedzi i aluminium są gruboziarniste fazy o skomplikowanej strukturze, wpływające na kruchość spoiny, a tym samym obniżające wytrzymałość połączenia.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu łączenia elementów wykonanych z aluminium lub jego stopów oraz elementów wykonanych z miedzi lub jej stopów za pomocą spawania laserowego, który wyeliminuje niedogodności dotychczasowych sposobów łączenia takich elementów, zwłaszcza zaś będącą wynikiem spawania laserowego kruchość spoiny, a tym samym zapewni większą wytrzymałość połączenia.

Cel ten zrealizowano w sposobie łączenia elementów z aluminium lub jego stopów z elementami z miedzi lub jej stopów za pomocą spawania wiązką promieni laserowych, który charakteryzuje się tym, że zewnętrzną powierzchnię elementu aluminiowego pokrywa się przed spawaniem dodatkową powłoką, tworzącą warstwę absorbującą ciepło. Ponadto w sposobie według wynalazku stosuje się, korzystnie spoiwo, zwłaszcza drut ze stopu na bazie AISi.

Sposób łączenia elementów wykonanych z aluminium lub jego stopów z elementami wykonanymi z miedzi lub jej stopów według wynalazku przez zastosowanie spawania laserowego ilustruj ją poniższe przykłady.

184 049

Przykład 1

W celu połączenia folii aluminiowej o grubości 0,3 mm z rurą miedzianą o przekroju kwadratowym i ściance o grubości 1 mm, dociśnięto folię jej gładką powierzchnią do ścianki rury i przyspawano impulsowo wiązką promieni lasera neodymowego bez użycia spoiwa.

Uzyskana spoina, o stosunkowo niewielkiej wytrzymałości, wykazała strukturę perełkową, przy czym na krawędzi spoiny widoczne były ostre podtopienia materiału.

Przykład 2

Do połączenia folii aluminiowej z rurą miedzianą o wymiarach podanych w przykładzie 1 zastosowano impulsową wiązkę promieni lasera neodymowego oraz spoiwo w postaci drutu o średnicy 1 mm wykonane ze stopu SG-AISi5, zawierającego około 5% Si, 0,4% Fe, 0,05% Cu, 0,1% Mn, 0,1% Mg, 0,2 Zn oraz 0,25 Ti oraz ewentualnie domieszki innych metali o łącznej zawartości poniżej 0,15%.

Uzyskana spoina nie wykazywała podtopień, charakteryzowała się gładką powierzchnią zewnętrzną oraz wytrzymałością większą w porównaniu do spoiny w przykładzie 2.

Przykład 3

Spawanie laserowe folii aluminiowej z rurą miedzianą, o wymiarach podanych w przykładzie 1, przeprowadzono w sposób opisany w przykładzie 2 stosując dodatkowo pobycie zewnętrznej powierzchni folii, przed rozpoczęciem spawania, warstwą tlenku aluminium o grubości 15 pm, absorbującą ciepło i uzyskaną przez oksydację anodową i ciemne zabarwienie zewnętrznej powierzchni warstwy.

Uzyskana spoina wykazała dużą elastyczność i wytrzymałość, a równocześnie gładką, pozbawioną podtopień powierzchnię zewnętrzną.

Badania mikroskopowe spoin otrzymanych w przykładzie 2 i 3 udowodniły, że łączenie elementów wykonanych z aluminium lub jego stopów z elementami wykonanymi z miedzi lub jej stopów wiązką promieni laserowych, przy użyciu spoiwa ze stopu na bazie Al i Si, umożliwia uzyskanie spoiny o jednorodnej, drobnoziarnistej strukturze, pozbawionej faz o skomplikowanej strukturze metalicznej, zwłaszcza faz kruchych, i charakteryzującej się znaczną wytrzymałością i przyczepnością. Powodem takiej budowy krystalicznej spoiny jest duża szybkość procesu krzepnięcia stopionego metalu podczas spawania wiązką laserową.

Natomiast dodatkowe zastosowanie pokrycia folii aluminiowej warstwą absorbującą ciepło, na przykład z ciemno zabarwionego tlenku aluminium, powodowało dodatkowe zwiększenie wytrzymałości i elastyczności spoiny oraz zachowanie gładkości jej powierzchni zewnętrznej.

184 049

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób łączenia elementu wykonanego z aluminium lub jego stopów z elementem wykonanym z miedzi lub jej stopów przez spawanie laserowe, znamienny tym, że zewnętrzną powierzchnię elementu aluminiowego pokrywa się przed spawaniem dodatkową powłoką, tworzącą warstwę absorbującą ciepło.
2. 2. Sposób łączenia według zastrz. 1, znamienny tym, że spawanie laserowe wykonuje się przy użyciu spoiwa, zwłaszcza ze stopu na bazie AISi.