[发明专利]表面机械研磨处理和超声波协同辅助异种金属TIG熔-钎焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种异种金属焊接技术，尤其涉及一种表面机械研磨处理和超声波协同辅助异种金属TIG熔-钎焊方法。

 

背景技术

TIG熔-钎焊是指两种不同熔点的母材采用钨极惰性气体焊接，焊接过程中使用钎料并对钎料加热达到熔点，同时使得高熔点的母材为钎焊结合，低熔点的母材为熔焊结合的焊接方式。

由于TIG熔-钎焊需要将两种不同熔点的母材焊接在一起，焊接难度较大，焊接效果很难保证，具体地说，常规的TIG熔-钎焊存在以下缺陷：

1、TIG熔-钎焊对待焊母材的要求很高，焊接接头的性能难以得到保证。2、液态低熔点母材和钎料的混合物与高熔点母材的润湿性差，铺展不开，接头微观结构不合理，力学性能差。3、接头凝固过程中，容易形成粗大的柱状晶、块状晶和连续晶粒，使得接头力学性能得到很大程度上的弱化。4、接头中由于温度较高，扩散剧烈发生，但是有些时候，金属之间的固溶度很小，容易形成脆硬性的金属间化合物相，而且形状和分布不合理。

我国专利号201010164018的专利曾公开了一种异种金属TIG电弧微熔钎焊随焊超声焊接方法，在TIG微熔钎焊过程中加入等时稳定的超声振动系统，能够在一定程度上解决上述部分缺陷，对异种金属TIG微熔钎焊的焊接接头具有一定的改善作用。但该方法仍然存在焊接质量较差，焊后接头组织粗大，容易形成脆硬性的金属间化合物，焊接性能低下的缺陷。同时，该方法中，超声波发生器和焊枪为同向同步移动式操作，超声波发生器不易控制且容易干涉焊接的进程，另外，超声波发生器和焊枪同向操作，超声波对焊接时焊池熔液表面的影响较大，对焊池深处焊缝结合部位的影响较小，故超声波的作用发挥有限，焊接质量改善有限。

 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是，怎样提供一种操作简单，能够提高焊接质量，防止焊后接头组织粗大，避免形成脆硬性的金属间化合物，提高焊接性能的表面机械研磨处理和超声波协同辅助异种金属TIG熔-钎焊方法。

为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：

一种表面机械研磨处理和超声波协同辅助异种金属TIG熔-钎焊方法，包括焊接时采用超声波辅助实现TIG熔-钎焊的步骤B，其特征在于，还包括焊接前对低熔点母材进行表面机械研磨处理的步骤A。

本发明中，表面机械研磨处理和超声波协同辅助异种金属TIG熔-钎焊连接是进行焊接之前，对低熔点母材进行表面机械研磨处理，使得表面产生微量塑性变形，残留部分压应力，同时，加载稳定的中低频超声波，在机械振动的辅助下，分裂破碎和去除氧化膜，改善液体铺展和液/固界面的润湿性，通过表面机械研磨处理和机械振动来去除待焊母材的金属氧化物，脆硬性金属间化合物的形成得到有效的控制，其形态、成分和分布得到改善的良好的焊接接头；从而得到细化晶粒、均匀化组织，最终获得高性能的焊接接头。

作为优化，步骤A中对低熔点母材进行表面机械研磨处理时，采用喷丸的方式处理，以去除母材表面氧化物，同时使得低熔点母材表面积增加并产生一定的压应力。

具体地说，步骤A中喷丸处理具体包括以下步骤：a、取两块待焊接的低熔点母材金属板，再取同样尺寸的钢板，将钢板夹在两个低熔点母材金属板中间作为夹心；b、用夹具将三者夹紧，放到喷丸机中，进行喷丸作业，当低熔点母材金属板表面的塑性变形至产生肉眼可见的弯曲变形之前停止，c、当两侧的铝合金都完成了一面的喷丸以后，停止并拆卸掉夹具，两个低熔点母材金属板翻转一面后再次靠夹具夹紧装入喷丸机中，重复b步骤，完成两个低熔点母材金属板的表面处理。

采用喷丸处理母材表面处理有以下作用，1、破碎表面的金属氧化物，避免对焊接时的影响；2、细化表层晶粒，提高焊接时母材焊缝连接处质量；3、增大焊接时的受热面积，使得铝合金受热量更大，也就降低了铝合金与钎料熔融态的混合物的粘度，降低了表面张力，促进了铺展的进行；3、增大了受热面积还能增加铝合金与钎料熔融态的混合物中的能量起伏，促进形核结晶，从而达到细化晶粒的目的，提高了焊接质量。4、喷丸处理时采用钢板作为夹心，是为了缓冲在对一侧进行喷丸作业时对另一侧造成的影响，使得作业效率得以提高，而且由于钢板的缓冲作用，能使得铝合金的变形进行得更均匀。