RU2732303C1 - Method of welding and soldering of dissimilar metal alloys with a laser beam - Google Patents

Method of welding and soldering of dissimilar metal alloys with a laser beam Download PDF

Info

Publication number
RU2732303C1
RU2732303C1 RU2020116084A RU2020116084A RU2732303C1 RU 2732303 C1 RU2732303 C1 RU 2732303C1 RU 2020116084 A RU2020116084 A RU 2020116084A RU 2020116084 A RU2020116084 A RU 2020116084A RU 2732303 C1 RU2732303 C1 RU 2732303C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser beam
workpiece
workpieces
laser
welding
Prior art date
Application number
RU2020116084A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Вячеславович Курынцев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority to RU2020116084A priority Critical patent/RU2732303C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2732303C1 publication Critical patent/RU2732303C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/005Soldering by means of radiant energy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/346Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/23Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to method of laser welding-soldering of dissimilar metal alloys. Workpieces (1) and (2) of dissimilar metal alloys are prepared by mechanical and / or chemical treatment for butt welding. Workpieces are combined with their butt ends to form joint plane (5) and workpieces are fixed. Laser beam (3) is directed to workpiece or from alloy with higher absorption capacity of radiation of used wavelength of laser, or from alloy with lowest wettability in liquid state with metal of second welded workpiece. Protective gas supply is switched on and, after 10–15 seconds, the system of circular oscillations of the laser beam is simultaneously switched on and laser beam (3) is moved along the path parallel to the joint plane. Laser beam is displaced by distance (4) of 0.5–5.0 mm from edge of workpiece (1) in contact with workpiece (2). Laser beam (3) is moved to the end of joint of workpieces, or to the required distance, laser radiation is switched off and after 20–30 seconds the protective gas supply system is switched off. Circular motions (11) by laser beam (3) along or counterclockwise are performed so that direction of flow and leakage of molten metal flows towards the second non-molten workpiece.
EFFECT: disclosed is a method of laser welding-soldering of dissimilar metal alloys.
5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области сварочного производства, в частности к технологии лазерной сварки заготовок из разнородных металлических сплавов.The invention relates to the field of welding production, in particular to the technology of laser welding of workpieces from dissimilar metal alloys.

Известен способ лазерной сварки с колебанием луча (патент №2004137808, МПК В23К 26/00(2000.01), опубл. 14.05.2018). Способ сварки металлических компонентов содержит следующие этапы: перемещение луча лазера в первом направлении вдоль границы перехода между парой металлических компонентов так, что в непосредственной близости к лучу лазера металл каждого из компонентов плавится и испаряется, и образуется соединительное углубление в лунке расплавленного металла; и колебание лазерного луча в направлении, отличающимся от первого направления так, что соединительное углубление выполняет колебание через лунку расплавленного металла, и расплавленный металл заполняет соединительное углубление по мере того, как положение соединительного углубления перемещается.The known method of laser welding with oscillation of the beam (patent No. 2004137808, IPC V23K 26/00 (2000.01), publ. 05/14/2018). The method for welding metal components comprises the following steps: moving the laser beam in a first direction along the transition boundary between a pair of metal components so that in the immediate vicinity of the laser beam, the metal of each of the components melts and evaporates, and a connecting recess is formed in the molten metal cavity; and oscillating the laser beam in a direction different from the first direction so that the coupling recess oscillates through the molten metal trough and the molten metal fills the connection recess as the position of the connection recess moves.

Однако в известном способе предлагается осуществлять колебания луча, поперечные направлению сварки (перемещению луча вдоль стыка). При этом поперечные колебания луча приведут к раскачиванию ванны расплавленного металла и образованию V-образной ванны расплава (ширина верхней части расплава будет в 1.5-3 раза больше ширины нижней части расплава) ввиду того, что во фронтальных областях поперечного колебания луча проплав металла соединяемых заготовок будет иметь меньшую глубину, чем в центральной части. Это объясняется тем, что воздействие лазерного луча на фронтальные области ванны расплава в два раза меньше по времени, чем на центральную часть. Если, при постоянной частоте колебаний лазерного луча, принять время воздействия на центральную область расплавляемого металла за 50%, то время воздействия на две фронтальные области будет равно 50% / 2, что и приведет к меньшей глубине проплава фронтальных областей. Также в известном способе не применяется смещение лазерного луча на одну из свариваемых заготовок для сварки разнородных металлов.However, in the known method, it is proposed to carry out oscillations of the beam transverse to the direction of welding (movement of the beam along the joint). In this case, the transverse oscillations of the beam will lead to the swinging of the molten metal bath and the formation of a V-shaped melt pool (the width of the upper part of the melt will be 1.5-3 times the width of the lower part of the melt) due to the fact that in the frontal regions of the transverse oscillation of the beam, the metal of the joined workpieces will have a shallower depth than in the central part. This is due to the fact that the impact of the laser beam on the frontal regions of the molten bath is half the time than on the central part. If, at a constant oscillation frequency of the laser beam, take the exposure time on the central region of the molten metal as 50%, then the exposure time on the two frontal regions will be equal to 50% / 2, which will lead to a shallower penetration depth of the frontal regions. Also, the known method does not apply the shift of the laser beam to one of the workpieces to be welded for welding dissimilar metals.

Известен способ сварки деталей разной толщины из разнородных металлов (патент №2552823, МПК В23К 26/232, В23К 33/00, В23К 26/60, В23К 26/70, опубл. 10.04.2011). Способ заключается в том, что для сварки деталей разной толщины из разнородных металлов в среде инертных газов, формируют технологический бурт на тонкостенной детали с высотой бурта в 3-4 раза больше ее толщины, а бурт на толстостенной детали формируют с высотой, равной высоте бурта тонкостенной детали, и с толщиной, выбираемой в зависимости от коэффициента отражения свариваемых деталей по формуле S2=(1+Δ)⋅S1, где Δ=R2-R1, R1 - коэффициент отражения толстостенной детали, R2 - коэффициент отражения тонкостенной детали, S1 - толщина бурта тонкостенной детали, S2 - толщина бурта толстостенной детали, при этом детали сваривают лазерным лучом, который направляют на стык упомянутых буртов.A known method of welding parts of different thickness from dissimilar metals (patent No. 2552823, IPC В23К 26/232, В23К 33/00, В23К 26/60, В23К 26/70, publ. 10.04.2011). The method consists in the fact that for welding parts of different thicknesses from dissimilar metals in inert gases, a technological collar is formed on a thin-walled part with a collar height 3-4 times greater than its thickness, and a collar on a thick-walled part is formed with a height equal to the height of a thin-walled collar parts, and with a thickness selected depending on the reflection coefficient of the parts to be welded according to the formula S 2 = (1 + Δ) ⋅S 1 , where Δ = R 2 -R 1 , R 1 is the reflection coefficient of a thick-walled part, R 2 is the reflection coefficient thin-walled part, S 1 is the thickness of the shoulder of the thin-walled part, S 2 is the thickness of the shoulder of the thick-walled part, while the parts are welded with a laser beam, which is directed to the joint of the said shoulders.

Однако в известном способе не будут обеспечены металлические связи свариваемых заготовок по всей площади. Как видно на фотографиях микроструктуры, представленных в описании способа, монолитное соединение наблюдается только на торцах заготовок, образованных буртами, что не будет обеспечивать равнопрочного соединения. Также недостатком данного способа является необходимость изготовления технологического бурта механической обработкой.However, in the known method, metal bonds of the workpieces to be welded over the entire area will not be provided. As can be seen in the photographs of the microstructure presented in the description of the method, a monolithic connection is observed only at the ends of the blanks formed by collars, which will not provide an equal-strength connection. Also, the disadvantage of this method is the need to manufacture a technological collar by machining.

Известен способ лазерной сварки деталей из разнородных металлов (патент №2415739, МПК В23К 26/40, В23К 9/23, В23К 33/00, опубл. 10.04.2011), наиболее близкий к заявляемому изобретению и принятый за прототип. Способ заключается в том, что плоскость стыкового соединения деталей из разнородных металлов выполняют наклонной по касательной к сегменту зоны термического влияния сварного шва. Лазерное излучение фокусируют на более тугоплавкий материал на расстоянии от стыковой плоскости. Угол наклона плоскости стыкового соединения и расстояние фокусировки рассчитывают из условия обеспечения отсутствия испарения легкоплавкого материала.The known method of laser welding of parts from dissimilar metals (patent No. 2415739, IPC V23K 26/40, V23K 9/23, V23K 33/00, publ. 10.04.2011), the closest to the claimed invention and adopted as a prototype. The method consists in the fact that the plane of the butt joint of parts made of dissimilar metals is made inclined tangentially to the segment of the heat affected zone of the weld. Laser radiation is focused on a more refractory material at a distance from the butt plane. The angle of inclination of the plane of the butt joint and the focusing distance are calculated from the condition of ensuring the absence of evaporation of the low-melting material.

Однако в известном способе необходимо производить предварительную механическую обработку для обеспечения угла наклона плоскости стыкового соединения. Ввиду воздействия лазерным излучением для нагрева и плавления на более тугоплавкий материал, взаимодействующий с менее тугоплавким под определенным углом, существует вероятность неравномерного нагрева свариваемых заготовок. С учетом различного коэффициента термического расширения свариваемых сплавов данное обстоятельство может привести к неравномерному охлаждению и появлению остаточных напряжений в сварном соединении, что приведет к снижению прочностных свойств образованного сварного соединения.However, in the known method, it is necessary to perform preliminary machining to ensure the angle of inclination of the plane of the butt joint. Due to the effect of laser radiation for heating and melting on a more refractory material interacting with a less refractory material at a certain angle, there is a possibility of uneven heating of the workpieces being welded. Taking into account the different coefficient of thermal expansion of the welded alloys, this circumstance can lead to uneven cooling and the appearance of residual stresses in the welded joint, which will lead to a decrease in the strength properties of the formed welded joint.

Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является получение качественного, равнопрочного, надежного стыкового сварного соединения заготовок из разнородных металлов.The technical problem to be solved by the present invention is to obtain a high-quality, equal strength, reliable butt welded joint of workpieces from dissimilar metals.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении прочности и надежности сварного соединения из разнородных металлов.The technical result to be achieved by the present invention is to increase the strength and reliability of a welded joint made of dissimilar metals.

Технический результат достигается тем, что в способе сварки-пайки разнородных металлических сплавов лазерным лучом, включающем перемещение лазерного луча вдоль стыка между соединяемыми заготовками, новым является то, что лазерный луч смещают на одну из соединяемых заготовок на расстояние 0.5-5.0 мм от линии стыка при этом осуществляют лазерным лучом круговые колебательные движения по диаметру 1-2 мм, интенсифицируя взаимодействие жидкого металла расплавляемой заготовки со второй заготовкой, смачивая ее, что приводит к образованию металлических связей между заготовками.The technical result is achieved by the fact that in the method of welding and brazing dissimilar metal alloys with a laser beam, including the movement of the laser beam along the joint between the workpieces to be joined, the novelty is that the laser beam is shifted to one of the workpieces to be joined at a distance of 0.5-5.0 mm from the joint line at This is done by a laser beam in circular oscillatory movements along a diameter of 1-2 mm, intensifying the interaction of the liquid metal of the workpiece being melted with the second workpiece, wetting it, which leads to the formation of metal bonds between the workpieces.

Лазерный луч смещают на заготовку из более жидкотекучего сплава.The laser beam is biased onto a workpiece made of a more fluid alloy.

Лазерный луч смещают на заготовку из сплава, с большей поглощающей способностью излучения используемой длины волны лазера.The laser beam is biased onto an alloy workpiece with a higher absorption capacity for the laser wavelength used.

Лазерный луч смещают на заготовку из сплава, имеющего наименьшую смачиваемость металлом другой свариваемой заготовки.The laser beam is biased onto a workpiece made of an alloy having the lowest metal wettability of another workpiece to be welded.

Скорость вращения луча находится в пределах 10-100 об/сек.The rotation speed of the beam is in the range of 10-100 rps.

На фигуре 1 представлена принципиальная схема сварки-пайки заготовок из разнородных сплавов со смещением лазерного луча на расплавляемую заготовку.Figure 1 shows a schematic diagram of welding-brazing of workpieces from dissimilar alloys with a laser beam displacement onto the workpiece being melted.

На фигуре 2 представлен вид сверху соединяемых заготовок и показана траектория круговых колебаний луча.Figure 2 presents a top view of the workpieces to be joined and shows the trajectory of circular oscillations of the beam.

Позиции на фигурах: 1 - расплавляемая заготовка, 2 - нерасплавляемая заготовка, 3 - лазерный луч, 4 - расстояние отступа лазерного луча от плоскости стыка, 5 - плоскость стыка, 6 - поперечное сечение сфокусированного лазерного луча, 7 - положение лазерного луча на траектории круговых колебаний, 8 - направление сварки, 9 - траектория прямолинейного перемещения луча, 10 - радиус траектории колебаний луча, 11 - траектория круговых колебаний луча, 12 - направление круговых колебаний луча (по или против часовой стрелки).Positions in the figures: 1 - melted workpiece, 2 - non-melted workpiece, 3 - laser beam, 4 - distance of the laser beam offset from the joint plane, 5 - joint plane, 6 - cross section of the focused laser beam, 7 - position of the laser beam on the circular path oscillations, 8 - direction of welding, 9 - trajectory of rectilinear movement of the beam, 10 - radius of the trajectory of oscillations of the beam, 11 - trajectory of circular oscillations of the beam, 12 - direction of circular oscillations of the beam (clockwise or counterclockwise).

Сущность способа заключается в следующем.The essence of the method is as follows.

Механической и (или) химической обработкой подготавливают заготовки из разнородных сплавов для сварки встык. Совмещают заготовки торцами образовывая плоскость стыка, фиксируют заготовки. Направляют лазерный луч 3 на заготовку либо из сплава, с большей поглощающей способностью излучения используемой длины волны лазера, либо из сплава, имеющего наименьшую смачиваемость в жидком состоянии металлом втор ой свариваемой заготовки. Включают подачу защитного газа, через 10-15 секунд одновременно включают систему круговых колебаний луча и лазерное излучение, перемещают лазерный луч 3 по траектории 9, параллельной плоскости стыка 5. При этом лазерный луч 3 смещают на расстояние 4 (0.5-5.0 мм) от края расплавляемой заготовки 1, контактирующего с нерасплавляемой заготовкой 2. Лазерный луч 3 перемещают до конца стыка заготовок, либо на необходимое расстояние, выключают лазерное излучение и через 20-30 секунд выключают систему подачи защитного газа.By mechanical and (or) chemical treatment, workpieces are prepared from dissimilar alloys for butt welding. The workpieces are combined with their ends forming a joint plane, the workpieces are fixed. A laser beam 3 is directed to the workpiece either from an alloy with a higher absorption capacity of the radiation of the used laser wavelength, or from an alloy having the lowest wettability in the liquid state by the metal of the second workpiece to be welded. Turn on the supply of shielding gas, after 10-15 seconds, simultaneously turn on the system of circular oscillations of the beam and laser radiation, move the laser beam 3 along the trajectory 9, parallel to the plane of the joint 5. In this case, the laser beam 3 is displaced at a distance of 4 (0.5-5.0 mm) from the edge of the melted workpiece 1 in contact with the non-meltable workpiece 2. The laser beam 3 is moved to the end of the joint of the workpieces, or to the required distance, the laser radiation is turned off, and after 20-30 seconds the shielding gas supply system is turned off.

Круговые движения лазерным лучом, по или против часовой стрелки, осуществляют таким образом, чтобы обеспечить направление потока и натекание расплавляемого металла в сторону второй нерасплавляемой заготовки. Предполагается, что таким образом будут создаваться условия образования минимального интерметаллидного слоя за счет плавления лазерным лучом кромки только одной из свариваемых заготовок, смачивания металлом расплавленной заготовки кромки нерасплавленной заготовки, гидродинамически благоприятного течения металла расплавляемой заготовки, создаваемого круговыми колебаниями лазерного луча, обеспечивающего равномерность формы сварочной ванны по всей толщине свариваемых заготовок.The circular motion of the laser beam, clockwise or counterclockwise, is carried out in such a way as to ensure the direction of the flow and the flow of the molten metal towards the second non-molten workpiece. It is assumed that in this way conditions will be created for the formation of a minimum intermetallic layer due to the laser beam melting the edge of only one of the workpieces being welded, wetting the edge of the unmelted workpiece with the metal of the molten workpiece, hydrodynamically favorable flow of the metal of the workpiece being melted, created by circular oscillations of the laser beam, ensuring uniformity of the shape of the weld pool across the entire thickness of the workpieces being welded.

Режимы сварки-пайки зависят от толщины листа, требуемой глубины проплавления. Основными параметрами режимов сварки-пайки являются линейная скорость перемещения лазерного луча, мощность лазерного излучения, расстояние смещения лазерного луча на расплавляемую заготовку, радиус траектории круговых колебаний лазерного луча, скорость вращений лазерного луча, направление колебаний луча по или против часовой стрелки в плоскости нормали к направлению лазерного луча. Основные параметры режимов задаются программой роботизированного или автоматизированного комплекса.Brazing-welding modes depend on the sheet thickness and the required penetration depth. The main parameters of the welding-brazing modes are the linear speed of the laser beam, the power of the laser radiation, the distance of the displacement of the laser beam to the workpiece being melted, the radius of the trajectory of circular oscillations of the laser beam, the speed of rotation of the laser beam, the direction of oscillation of the beam clockwise or counterclockwise in the plane normal to the direction laser beam. The main parameters of the modes are set by the program of a robotic or automated complex.

При сварке-пайке заготовок больших толщин (≥5 мм) используется плавное нарастание и убывание мощности лазерного луча, с целью обеспечения стабильности процесса плавления заготовки, т.е. недопущения разбрызгивания, спокойного поведения расплавленного металла и улучшения косметических характеристик свариваемых заготовок.When welding-brazing workpieces of large thicknesses (≥5 mm), a smooth increase and decrease in the power of the laser beam is used in order to ensure the stability of the melting process of the workpiece, i.e. prevention of splashing, smooth behavior of molten metal and improvement of the cosmetic characteristics of the welded workpieces.

Таким образом, за счет минимизации ширины хрупкого интерметаллидного слоя посредством смещения и вращения лазерного луча достигается повышение прочности и снижение хрупкости сварно-паянного соединения заготовок из разнородных металлических сплавов.Thus, by minimizing the width of the brittle intermetallic layer by displacing and rotating the laser beam, an increase in strength and a decrease in the brittleness of the welded-brazed joint of workpieces made of dissimilar metal alloys is achieved.

Обоснование технического результата заключается в следующем. Металл расплавляемой лазерным лучом заготовки переходя в жидкое состояние смачивает кромку нерасплавляемой заготовки, в результате чего на границе твердый металл - жидкий металл образуются металлические связи между твердым и жидким металлами свариваемых заготовок. Так как заготовка, на которую будет направлен лазерный луч, будет расплавляться, то для этой заготовки процесс будет классифицирован как сварка, для нерасплавляемой заготовки процесс будет классифицирован как пайка. При перемещении лазерного луча по прямой, параллельной плоскости стыка, жидкий металл расплавляемой заготовки после взаимодействия с кромкой нерасплавляемой заготовки кристаллизуется и переходит в твердое состояние, в результате чего образуется монолитное неразъемное соединение разнородных металлов. При этом параметры круговых колебаний луча (радиус вращения и скорость вращения) подбираются таким образом, чтобы положительно влиять на гидродинамику ванны расплава, создавая набегающий поток жидкого расплавляемого металла на кромку металла нерасплавляемой заготовки, что способствует равномерному по глубине смачиванию кромки металла нерасплавляемой заготовки. Как было сказано ранее, поперечные колебания луча приведут образованию V-образной ванны расплава (ширина верхней части расплава будет в 1.5-3 раза больше ширины нижней части расплава) ввиду того, что в фронтальных областях поперечного колебания луча проплав металла соединяемых заготовок будет иметь меньшую глубину, чем в центральной части. Тогда как в случае круговых колебаний будет образовываться цилиндрообразная сварочная ванна, с приближенными к параллельным, противоположными стенками, что также будет способствовать равномерному по глубине смачиванию и взаимодействию металла расплавляемой заготовки с кромкой металла нерасплавляемой заготовки.The substantiation of the technical result is as follows. The metal of the workpiece melted by the laser beam, passing into a liquid state, wets the edge of the non-melting workpiece, as a result of which metal bonds are formed between the solid and liquid metals of the workpieces being welded at the solid metal - liquid metal interface. Since the workpiece to which the laser beam will be directed will be melted, for this workpiece the process will be classified as welding, for the non-melted workpiece the process will be classified as brazing. When the laser beam moves in a straight line parallel to the plane of the joint, the liquid metal of the workpiece to be melted, after interaction with the edge of the non-melted workpiece, crystallizes and turns into a solid state, as a result of which a monolithic permanent connection of dissimilar metals is formed. In this case, the parameters of circular oscillations of the beam (radius of rotation and speed of rotation) are selected in such a way as to have a positive effect on the hydrodynamics of the molten bath, creating an oncoming flow of molten metal on the metal edge of the non-melting workpiece, which contributes to the uniform depth of wetting of the metal edge of the non-melting workpiece. As mentioned earlier, transverse beam oscillations will lead to the formation of a V-shaped melt pool (the width of the upper part of the melt will be 1.5-3 times greater than the width of the lower part of the melt) due to the fact that in the frontal regions of the transverse oscillation of the beam, the metal penetration of the workpieces being joined will have a shallower depth than in the central part. Whereas in the case of circular vibrations, a cylindrical weld pool will be formed, with opposite walls close to parallel, which will also contribute to uniform wetting in depth and interaction of the metal of the workpiece being melted with the edge of the metal of the non-melting workpiece.

Скорость вращения и расстояние смещения лазерного луча существенно влияют на скорость и объем диффузионных процессов между металлом расплавляемой заготовки и металлом нерасплавляемой заготовки, что будет влиять на ширину образовывающегося интерметаллидного слоя его химический и фазовый состав. В свою очередь минимизация хрупкого интерметаллидного слоя будет способствовать уменьшению хрупкости соединения и повышению его прочности.The rotation speed and displacement distance of the laser beam significantly affect the speed and volume of diffusion processes between the metal of the melted workpiece and the metal of the non-melted workpiece, which will affect the width of the resulting intermetallic layer, its chemical and phase composition. In turn, minimization of the brittle intermetallic layer will reduce the brittleness of the joint and increase its strength.

Claims (5)

1. Способ сварки-пайки разнородных металлических сплавов лазерным лучом, включающий перемещение луча лазера вдоль стыка между соединяемыми заготовками, отличающийся тем, что лазерный луч смещают на одну из соединяемых заготовок на расстояние 0,5-5,0 мм от линии стыка, при этом интенсифицируют взаимодействие жидкого металла расплавляемой заготовки со второй заготовкой и смачивают ее путем осуществления круговых колебательных движений лазерного луча по диаметру 1-2 мм с образованием металлических связей между заготовками.1. A method of welding and brazing dissimilar metal alloys with a laser beam, including moving the laser beam along the joint between the workpieces to be joined, characterized in that the laser beam is shifted onto one of the workpieces to be joined at a distance of 0.5-5.0 mm from the joint line, while the interaction of the liquid metal of the workpiece being melted with the second workpiece is intensified and it is wetted by means of circular oscillatory movements of the laser beam along a diameter of 1-2 mm with the formation of metal bonds between the workpieces. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что лазерный луч смещают на заготовку из более жидкотекучего сплава.2. The method according to claim 1, characterized in that the laser beam is displaced onto a workpiece made of a more fluid alloy. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что луч смещают на заготовку из сплава с большей поглощающей способностью излучения используемой длины волны лазера.3. The method according to claim. 1, characterized in that the beam is shifted to a workpiece made of an alloy with a higher absorbing ability of the radiation of the used laser wavelength. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что луч смещают на заготовку из сплава, имеющего наименьшую смачиваемость металлом другой свариваемой заготовки.4. The method according to claim 1, characterized in that the beam is shifted onto a workpiece made of an alloy having the lowest metal wettability of another workpiece to be welded. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что лазерный луч вращают со скоростью 10-100 об/сек.5. The method according to claim 1, characterized in that the laser beam is rotated at a speed of 10-100 rps.
RU2020116084A 2020-04-27 2020-04-27 Method of welding and soldering of dissimilar metal alloys with a laser beam RU2732303C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020116084A RU2732303C1 (en) 2020-04-27 2020-04-27 Method of welding and soldering of dissimilar metal alloys with a laser beam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020116084A RU2732303C1 (en) 2020-04-27 2020-04-27 Method of welding and soldering of dissimilar metal alloys with a laser beam

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2732303C1 true RU2732303C1 (en) 2020-09-15

Family

ID=72516526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020116084A RU2732303C1 (en) 2020-04-27 2020-04-27 Method of welding and soldering of dissimilar metal alloys with a laser beam

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2732303C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60118389A (en) * 1983-12-01 1985-06-25 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Joining method of aluminum-titanium by arc welding
EP0508414A1 (en) * 1991-04-09 1992-10-14 The Furukawa Electric Co., Ltd. Joined parts of Ni-Ti alloys with different metals and joining method therefor
RU2158666C2 (en) * 1999-02-04 2000-11-10 Открытое акционерное общество НПО Энергомаш им. акад. В.П. Глушко Method of manufacturing welded-soldered structure
UA57832C2 (en) * 2000-10-11 2003-07-15 Інститут Електрозварювання Ім. Є.О. Патона Національної Академії Наук України Method for producing specimen of welded and soldered joint for further tests of mechanical properties and other tests
EP2160264A1 (en) * 2007-06-14 2010-03-10 MTU Aero Engines GmbH Induction coil, method and device for the inductive heating of metal components
RU2415739C2 (en) * 2009-06-16 2011-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" Method of laser welding of parts made of different metals
RU2635123C1 (en) * 2016-10-10 2017-11-09 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Dissimilar materials bonding with electronic beam technique
CN109570762A (en) * 2018-12-29 2019-04-05 宝鸡文理学院 A kind of niti-shaped memorial alloy and the connection method of stainless steel dissimilar welded joint

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60118389A (en) * 1983-12-01 1985-06-25 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Joining method of aluminum-titanium by arc welding
EP0508414A1 (en) * 1991-04-09 1992-10-14 The Furukawa Electric Co., Ltd. Joined parts of Ni-Ti alloys with different metals and joining method therefor
RU2158666C2 (en) * 1999-02-04 2000-11-10 Открытое акционерное общество НПО Энергомаш им. акад. В.П. Глушко Method of manufacturing welded-soldered structure
UA57832C2 (en) * 2000-10-11 2003-07-15 Інститут Електрозварювання Ім. Є.О. Патона Національної Академії Наук України Method for producing specimen of welded and soldered joint for further tests of mechanical properties and other tests
EP2160264A1 (en) * 2007-06-14 2010-03-10 MTU Aero Engines GmbH Induction coil, method and device for the inductive heating of metal components
RU2415739C2 (en) * 2009-06-16 2011-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" Method of laser welding of parts made of different metals
RU2635123C1 (en) * 2016-10-10 2017-11-09 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Dissimilar materials bonding with electronic beam technique
CN109570762A (en) * 2018-12-29 2019-04-05 宝鸡文理学院 A kind of niti-shaped memorial alloy and the connection method of stainless steel dissimilar welded joint

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6799755B2 (en) Laser welding method
US6914213B2 (en) Method and device for overlapping welding of two coated metal sheets with a beam of high energy density
US7154064B2 (en) Method of improving weld quality
CN110000475B (en) Composite welding continuous welding method and device, welded product and vehicle body
MXPA04011591A (en) Laser welding with beam oscillation.
CN107735208A (en) The overlapping metal works of laser welding
CN111185666B (en) Scanning laser-TIG electric arc composite deep melting welding method
CN112620856A (en) Pretreatment method before dissimilar metal material welding, dissimilar metal material welding product and welding method thereof
CN108326425A (en) A kind of focal plane rotary laser spot-welded method
Li et al. Process stability and parameters optimization of narrow-gap laser vertical welding with hot wire for thick stainless steel in nuclear power plant
JP2019123008A (en) Manufacturing method of joining body
JP2012206145A (en) Hot wire laser welding method and apparatus
KR20210089680A (en) Splash-free welding method, especially with solid-state lasers
RU2732303C1 (en) Method of welding and soldering of dissimilar metal alloys with a laser beam
JP2003136262A (en) Laser welding method for material of different thickness
CN108474634B (en) Method for connecting tubes of a tube bundle heat exchanger to a tube sheet of the tube bundle heat exchanger
WO1996022854A1 (en) Energy beam joining process producing a dual weld/braze joint
JP2009050894A (en) Laser welding method and laser welding equipment
JPS61177325A (en) Improvement of corrosion resistance or stainles steel weld zone
EA028399B1 (en) Method for laser welding of parts made of dissimilar metals
US20200086433A1 (en) Method to Make Arc Welds with Mechanical Stirring by Solid Object in Molten Filler Metal
JP2008110390A (en) Method for laser beam welding of materials of different thicknesses
CN114192983B (en) Laser self-fluxing welding method
US20220388096A1 (en) Healing energy beam for smoothening surface irregularities in weld joints
JP2002137077A (en) Method of joining aluminum material to iron material