[发明专利]紫铜的激光焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种针对紫铜的激光焊接方法。

背景技术

由于紫铜具有优良的塑性、导电性、导热性、耐蚀性、良好的工艺性能，因而被广泛应 用于电气、电子、化工、食品、动力、交通及航空航天领域。长期以来，紫铜的焊接主要是 钎焊、气焊、手工电弧焊、TIG焊。随着焊接技术的发展，又采用了电子束、等离子弧等高 能热源进行焊接，取得了很好的效果。影响紫铜焊接性的工艺难点主要有：1、高导热率的影 响。铜的热导热率比碳钢大7-11倍，当采用的工艺参数与焊接同厚度碳钢差不多时，则铜材很 难熔化，填充金属和母材也不能很好地熔合。2、焊接接头的热裂倾向大。焊接时，熔池内铜与 其中的杂质形成低熔点共晶物，使铜及铜合金具有明显的热脆性，产生热裂纹。3、产生气孔的 缺陷比碳钢严重得多，主要是氢气孔。4、焊接接头性能的变化。晶粒粗化，塑性下降，耐蚀性 下降等。基于激光焊接的热能密度大、熔化金属量少、热影响区窄，以及接头质量和生产效 率高等优点，将激光焊接应用紫铜焊接将大大焊接效率和焊接质量，而制约其应用的主要原 因是紫铜对于波长1.064微米的激光反射率高达90％以上，致使激光直接作用在紫铜上进行焊 接时焊缝熔深小，功率为6KW的YAG激光仅能焊透3mm厚的紫铜，本项发明正式基于此问题 采取新的方法使得在较低功率下能获得较大熔深的焊缝。

发明内容：

发明目的在于：提供激光焊接在紫铜焊接中的应用及焊接方法，在较低功率下获得较大 熔深的焊缝，且焊缝接头平整美观，综合性能良好。

具体实施方案是：

1、焊前严格清除焊缝两侧的氧化皮、油污及其它污染物，并用丙酮擦拭干净。

2、紫铜试样用夹具固定，将不锈钢薄片沿焊缝长度方面置于紫铜上，不锈钢薄片与紫铜表面 间隙小于0.5mm，具体实施方式见附图1。

3、用Nd:YAG激光器进行激光焊接，采用惰性气体保护。

上述的不锈钢薄片厚度在0.1mm～0.5mm。

所述的Nd:YAG激光器为灯泵谱连续Nd:YAG激光器。

激光焊接过程中用惰性气体作为保护，所用的惰性气体优选为氩气。

激光焊接条件为：激光输出功率P＝3～4KW，焊接速度V＝8～15mm/s，光斑直径d＝0.5～ 1mm。

上述工艺条件均是发明人通过实验优化、筛选出来的最佳工艺参数。在此工艺下可获得 良好的焊接质量。与其他本焊接方法相比，本发明激光焊接具有以下特点：

1、聚焦后的激光具有很高的功率密度(10⁵～10⁷W/cm²)，焊接以深熔的方式进行； 由于激光加热的范围小，在相同功率和焊接厚度条件下，焊接速度快，热输入小，热影响小， 焊接应力和变形小；

2、激光能发射、透射、能在空间传播相当距离而衰减很小，可以进行远距离或一些难以 接近的部件的焊接；

3、一台激光器可供多个工作台进行不同的工作，即可焊接，又可切割、合金化和热处理；

4、激光不受电磁场影响，不存在射线保护，也不需要真空保护。

附图说明

图1本发明的焊接示意图

图2实施例1的焊缝表面宏观照片

图3实施例1的焊缝截面金相照片

图4实施例2的焊缝表面宏观照片

图5实施例2的焊缝截面金相照片

1、紫铜  2、不锈钢薄片  3、激光束

具体实施方式

实施例1：

将紫铜板材线切割成80mm×40mm的试样，厚度3mm。焊接前用金相砂纸对试样焊接接 头处打磨，并用丙酮清洗，参照图1所示固定好紫铜试样后将不锈钢薄片置于焊缝上，然后 采用Nd:YAG激光器进行焊接，激光输出功率P＝4KW，焊接速度V＝8mm/s，光斑直径 d＝0.5mm，保护气体Argon：22L/min。焊缝表面如图2所示：焊缝表面成形良好，无气孔，无 裂纹。焊缝截面金相照片如图3所示：焊缝内部熔合良好，无气孔，无裂纹，且焊缝深度可 达3.5mm。

实施例2：

将紫铜板材线切割成80mm×40mm的试样，厚度2mm。焊接前用金相砂纸对试样焊接接 头处打磨，并用丙酮清洗，参照图1所示固定好紫铜试样后将不锈钢薄片置于焊缝上，然后 采用Nd:YAG激光器进行焊接，激光输出功率P＝3.5KW，焊接速度V＝13mm/s，光斑直径 d＝0.5mm，保护气体Argon：22L/min。焊缝表面如图4所示：焊缝表面成形良好，无气孔，无 裂纹。焊缝截面金相照片如图5所示：焊缝内部熔合良好，无气孔，无裂纹，且焊缝深度可 达2.5mm。