[发明专利]一种用于异种接头元素调控的激光交替填丝焊接方法

说明书

本发明公开了一种用于异种接头元素调控的激光交替填丝焊接方法，包含以下步骤：板材的选择及坡口加工、焊丝的选择、激光焊接参数的设定、送丝参数的设定；本发明通过交替向异种接头焊缝内送入不同成分的焊丝，相较于激光填单丝焊接异种金属，能够实现更多的元素调控方案，且相比于其他元素调控方式如镀层或添加夹层等，实施起来更加方便灵活，且焊缝内元素混合更加均匀；对于易产生脆性化合物的异种金属焊接头，向焊缝内送入两种调控元素的焊丝能够抑制脆性化合物的生成，从而提高接头的强度；对于互溶性较好的异种金属焊接头，向焊缝内送入两种与母材同成分的焊丝，可均匀焊缝成分，使得焊缝组织更加均质化，提高焊缝接头的性能。

技术领域

本发明涉及一种用于异种接头元素调控的激光交替填丝焊接方法，属于激光焊接技术领域。

背景技术

随着轻量化及对产品构件多方面性能要求越来越高的发展背景下，异种金属材料焊接成为实现这诸多要求的有效途径。然而异种金属材料因为其二者的相互溶解度及热物理参数（如熔点、线膨胀系数等）的差异较大，焊接头往往会产生裂纹及脆性金属间化合物。相比于其他焊接方法，激光焊接具有能量密度高、热量集中、焊缝深宽比大、热影响区窄及焊接变形小等优点，是一种能够实现异种金属材料焊接的可靠连接方法。

对于焊接头易于产生脆性金属间化合物的异种金属材料，如铝合金和钢，如何对异种金属材料焊接头的元素进行调控，以抑制金属间化合物的生成是实现异种金属材料焊接头强度的提前。激光填丝焊接方法目前已经被应用到异种金属材料的连接上，通过添加焊丝的方式对焊缝接头进行元素调控，以实现焊缝元素分布更加均匀化及抑制金属间化合物生成的目的。然而，受限于单一焊丝元素成分及含量的固定性，通过单一填丝的方式难以实现较为良好的调控效果。因此，双填丝为激光焊接异种金属材料提供了更多的焊缝元素调控方案，对实现异种金属材料的可靠焊接具有重要价值。

目前，已有激光-填双丝焊接的相关装置及方法，然而这些装置及方法的提出全都是采用同时送丝的方法，目的是为了提高焊接效率，增大熔覆量等。例如一种激光双向填丝焊接装置(CN204221193U)，其是使用激光热源同时熔化两根焊丝以实现增大熔融金属填充量来提高焊接效率的目的。

而本申请采用激光-交替填丝的方式可通过交替填不同成分含量的两根焊丝以实现对异种金属材料焊接头的元素调控，能够解决异种金属接头焊缝易产生裂纹、强度不高的问题，对异种金属材料的连接提供更加可靠有效的方式。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种用于异种接头元素调控的激光交替填丝焊接方法，以用于异种金属材料激光焊接时对焊缝元素进行更加方便有效调控，以实现异种金属材料焊接头的可靠连接。

本发明的技术解决方案是这样实现的：一种用于异种接头元素调控的激光交替填丝焊接方法，包括以下步骤：

①板材选择：选择两种厚度在1-3mm范围内的异种金属板；

②坡口加工：根据板厚和材料对两种板材进行坡口加工，坡口形状尺寸与普通激光填丝焊接坡口相同，坡口形式一般为不对称的V型或Y型坡口，坡口角度一般为30~60°。

③焊丝选用：根据异种金属材料接头元素调控需要，选择两种不同成分含量的焊丝，焊丝直径为1.0-1.6mm；两种焊丝直径可相同也可不同。

④板材焊前处理：对焊接板材进行焊前处理，目的是用来去除板材特别是待焊区的油污及氧化膜；具体实施方式可为：采用机械去除或者化学反应的方式以去除板材表面的氧化膜，用丙酮去除其表面油污，最后用压缩空气吹干。