[发明专利]提高铜钢异种金属激光叠焊接头强度的方法

说明书

本发明涉及提高铜钢异种金属激光叠焊接头强度的方法，首先，对焊接搭接处的金属表面进行预处理；然后，采用皮秒脉冲激光器在焊接搭接处的金属表面加工构建平行凹槽织构，形成形状可控、均匀平整的织构表面；最后，采用脉冲绿光碟片激光器对铜钢异种金属进行激光叠焊，提高焊接强度。将激光织构加工技术与激光焊接技术有效结合，提高铜钢异种金属结合强度；高效快速的在金属表面刻蚀出形状可控、均匀平整的平行微织构，也能够刻蚀出其他各种形状复杂的微织构，加工效率高；不需要额外使用焊丝，大幅度降低生产成本；通过在焊接面织构化的处理，改善焊接熔池内的冶金反应，增强钢侧Fe元素向熔池内部的扩散效果，提高铜钢金属焊接的结合强度。

技术领域

本发明涉及一种提高铜钢异种金属激光叠焊接头强度的方法，属于激光加工技术领域。

背景技术

电控技术是衡量新能源汽车发展水平的重要标志，继电器是电控系统的核心元件。为了满足新能源汽车对高压、大电流及长寿命的功能需求，对继电器中触点性能提出了新挑战。铜钢触点材料不仅具备铜优良的导电性和耐蚀性，还兼顾钢的高强度和高韧性，以此增加触点在闭合与分断过程中的使用寿命。

传统触点焊接采用烙铁锡焊和电阻点焊。其中，烙铁锡焊易产生锡渣多余物和虚焊等缺陷；电阻点焊易产生明显焊斑，且焊接时电容充放电时间长，效率较低，应用上存在很多局限性，而铜和钢在熔点、线膨胀系数、热导率，力学性能等差异较大，冶金相容性差，熔焊时会产生低熔点共晶体，大大降低接头强度，这给铜钢异种金属间的焊接增加了难度，不利于铜钢的直接焊接。激光焊接与传统焊接方式相比，激光焊接具有焊缝成形性好、热影响区小、接头强度高、非接触式焊接、可进行微型焊接等优点，因而可以得到高质量及高效率的铜钢异种金属焊接，因此，采用激光焊接开展此方面的研究极其重要，具有很大的应用前景。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种提高铜钢异种金属激光叠焊接头强度的方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

提高铜钢异种金属激光叠焊接头强度的方法，特点是：首先，对焊接搭接处的金属表面进行预处理；然后，采用皮秒脉冲激光器在焊接搭接处的金属表面加工构建平行凹槽织构，形成形状可控、均匀平整的织构表面；最后，采用脉冲绿光碟片激光器对铜钢异种金属进行激光叠焊，提高焊接强度。

进一步地，上述的提高铜钢异种金属激光叠焊接头强度的方法，其中，采用输出波长为980～1070nm、倍频后波长为515nm、激光器最大输出功率为50w、重复频率为0～400kHz、脉冲宽度小于15ps的皮秒脉冲激光器在焊接搭接处的金属表面加工形成平行凹槽织构。

进一步地，上述的提高铜钢异种金属激光叠焊接头强度的方法，其中，采用输出波长为1030nm、倍频后波长为515nm、激光器平均功率为30w、峰值功率50w、重复频率为400kHz、脉冲宽度小于15ps的皮秒脉冲激光器在焊接搭接处的金属表面加工形成平行凹槽织构。

进一步地，上述的提高铜钢异种金属激光叠焊接头强度的方法，其中，所述平行凹槽织构的深度为0～45μm，表面粗糙度值≤9μm。

进一步地，上述的提高铜钢异种金属激光叠焊接头强度的方法，其中，所述平行凹槽织构的方向沿激光加工方向，均匀分布在搭接表面。

进一步地，上述的提高铜钢异种金属激光叠焊接头强度的方法，其中，先用砂纸打磨焊接搭接处的金属表面，去除表面划痕和黑色氧化物；再用无水乙醇擦洗焊接搭接处的金属表面，去除表面附着的油脂污渍。

进一步地，上述的提高铜钢异种金属激光叠焊接头强度的方法，其中，脉冲绿光碟片激光器对铜钢异种金属进行激光叠焊，激光功率为3000～3500w，重复频率为7～10Hz，脉冲宽度为8～10ms，离焦量为+5～8mm。