專利名稱：激光-電弧雙面焊接調(diào)控異種材料搭接接頭金屬間化合物方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及異種材料搭接焊接方法。
技術(shù)背景
隨著新材料、新工藝的發(fā)展，異種材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)在航空、航天和汽車等工業(yè)領(lǐng)域 具有巨大的應(yīng)用潛力，而實(shí)現(xiàn)異種材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用首當(dāng)其沖地就是要解決異種材 料的焊接問題。理想的條件是兩種材料有完全的互溶性，形成固溶體。而在很多情況下由 于被焊的兩種材料物理、化學(xué)性質(zhì)的差異較大，會(huì)產(chǎn)生脆性的金屬間化合物或共晶體，難以 獲得力學(xué)性能優(yōu)良的焊接接頭。
對(duì)于物理、化學(xué)性能差異比較大的異種材料來說，一方面界面處生成金屬間化合 物起到連接兩種材料載體的作用，只有具備一定厚度的反應(yīng)層才能夠形成有效的焊接接 頭，另一方方面反應(yīng)層厚度太大時(shí)，力學(xué)性能惡化，因此控制適當(dāng)?shù)慕缑鎸雍穸仁菍?shí)現(xiàn)異種 材料焊接的關(guān)鍵問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決異種材料搭接焊接時(shí)生成金屬間化合物厚度不容易控制，造成接頭 力學(xué)性能較差的技術(shù)問題；而提供了激光-電弧雙面焊接調(diào)控異種材料搭接接頭金屬間化 合物方法。
本發(fā)明中激光-電弧雙面焊接調(diào)控異種材料搭接接頭金屬間化合物方法如下在 異種材料的搭接接頭間預(yù)置釬料，然后將激光束與電弧分別置于搭接接頭的兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱 加熱焊接，其中低熔點(diǎn)材料一側(cè)激光束深熔焊，高熔點(diǎn)材料一側(cè)電弧釬料釬焊焊接。
本發(fā)明方法激光束置于低熔點(diǎn)一側(cè)深熔焊，與釬料實(shí)現(xiàn)熔焊，電弧置于高熔點(diǎn)一 側(cè)熱導(dǎo)焊，與釬料實(shí)現(xiàn)釬焊；通過控制激光、電弧二者共同作用的下的能量匹配來實(shí)現(xiàn)最優(yōu) 的中間層反應(yīng)厚度，獲得優(yōu)異的接頭性能；采用電弧在材料的另一側(cè)加熱作用，改善單一激 光焊的熱循環(huán)，能夠的延緩激光焊冷卻時(shí)間，有利于改善焊縫組織、減少焊接裂紋以及焊縫 氣孔等缺陷。由于激光、電弧同時(shí)對(duì)稱加熱，有利于減少焊接殘余應(yīng)力和減少焊接變形。


圖1是本發(fā)明焊接方法示意圖；圖2是具體實(shí)施方式
五方法的接頭形貌圖；圖3是具體實(shí)施方式
五中激光焊的接頭形貌圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的 任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中激光-電弧雙面焊接調(diào)控異種材料搭接接頭金屬3間化合物方法如下在異種材料的搭接接頭間預(yù)置釬料，然后將激光束與電弧分別置于搭 接接頭的兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱加熱焊接，其中低熔點(diǎn)材料一側(cè)激光束深熔焊，高熔點(diǎn)材料一側(cè)電 弧釬料釬焊焊接。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是所述釬料為焊絲或中 間層。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是激光束的類型為 CO2氣體激光束、YAG固體激光束、半導(dǎo)體激光束或光纖激光束。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí) 施方式一或二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是所述電弧為 非熔化極電弧。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式對(duì)2mm厚Ti_6Al_4V鈦合金和2mm厚5A06鋁合金 搭接焊接，采用Al-12Si近共晶焊絲作為填充材料，采用(X)2激光，激光功率為900W，矩形光 斑，離焦量為0，鎢極氬弧焊電壓為15V，電流80A，弧長4mm，鎢極角度為45度，長度為2mm， 氬氣保護(hù)氣流為12L/min，焊接速度為lm/min，激光焊接鋁合金一側(cè)，電弧焊接鈦合金一側(cè) (參見圖1)，采用所述參數(shù)，通過調(diào)整激光功率、光斑形式、離焦量等激光參數(shù)和電弧電壓、 電流、弧長、鎢極形狀及長度等電弧參數(shù)來控制激光和電弧的熱輸入，在上述參數(shù)的調(diào)控下 獲得最佳力學(xué)性能的反應(yīng)層厚度(最佳的焊接工藝參數(shù))，獲得的反應(yīng)層金屬間化合物層 的厚度在6μπι以下(參見圖2)，剪切力可達(dá)300N/mm。而采用常規(guī)CO2激光直接焊接(焊 接條件為激光功率為1100W，矩形光斑，離焦量為0，焊接速度為lmm/min)獲得金屬間化 合物厚度(參見圖幻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激光-電弧雙面焊接這種方法，達(dá)幾十個(gè)μ m，剪切力只有 200N/mm,小于激光-電弧雙面焊接這種方法。
權(quán)利要求
1.激光-電弧雙面焊接調(diào)控異種材料搭接接頭金屬間化合物方法，其特征在于激 光-電弧雙面焊接調(diào)控異種材料搭接接頭金屬間化合物方法如下在異種材料的搭接接頭 間預(yù)置釬料，然后將激光束與電弧分別置于搭接接頭的兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱加熱焊接，其中低熔 點(diǎn)材料一側(cè)激光束深熔焊，高熔點(diǎn)材料一側(cè)電弧釬料釬焊焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光-電弧雙面焊接調(diào)控異種材料搭接接頭金屬間化合物方 法，其特征在于所述釬料為焊絲或中間層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光-電弧雙面焊接調(diào)控異種材料搭接接頭金屬間化合物方 法，其特征在于激光束的類型為CO2氣體激光束、YAG固體激光束、半導(dǎo)體激光束或光纖激光 束ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光-電弧雙面焊接調(diào)控異種材料搭接接頭金屬間化合物方 法，其特征在于電弧為非熔化極電弧。
全文摘要
激光-電弧雙面焊接調(diào)控異種材料搭接接頭金屬間化合物方法，它涉及異種材料搭接焊接方法。本發(fā)明要解決異種材料搭接焊接時(shí)生成金屬間化合物厚度不容易控制，造成接頭力學(xué)性能較差的技術(shù)問題。本發(fā)明方法如下在異種材料的搭接接頭間預(yù)置釬料，然后將激光束與電弧分別置于搭接接頭的兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱加熱焊接，其中低熔點(diǎn)材料一側(cè)激光束深熔焊，高熔點(diǎn)材料一側(cè)電弧釬料釬焊焊接。本發(fā)明方法激光束置于低熔點(diǎn)一側(cè)深熔焊，與釬料實(shí)現(xiàn)熔焊，電弧置于高熔點(diǎn)一側(cè)熱導(dǎo)焊，與釬料實(shí)現(xiàn)釬焊；通過控制激光、電弧二者共同作用的下的能量匹配來實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的中間層反應(yīng)厚度，獲得優(yōu)異的接頭性能。本發(fā)明方法應(yīng)用在異種材料焊接領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B23K31/02GK102029476SQ20111000391
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者李俐群, 趙耀邦, 陳彥賓 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)