[发明专利]铝合金与不锈钢的激光-双TIG电弧复合自熔钎焊方法

权利要求书

1.一种铝合金与不锈钢的激光-双TIG电弧复合自熔钎焊方法，包括对待焊接的铝合金板和不锈钢板的待焊区域及四周进行清洁预处理、将不锈钢板与铝合金板装配为铝合金板在上、不锈钢在下的搭接形式，组成待焊工件；其特征在于：

采用激光束-双TIG电弧复合热源对待焊工件进行焊接，复合热源熔化铝合金，加热但不熔化不锈钢；熔化的铝合金在未熔化的不锈钢上铺展，形成钎焊界面；焊接过程采用高纯氩气保护；

所述激光束为变功率脉冲的扫描激光束，包括高功率激光脉冲和低功率激光脉冲，所述双TIG电弧包括由直流正接TIG焊枪产生的正极性TIG电弧和由直流反接TIG焊枪产生的反极性TIG电弧；

焊接开始前，调整激光头位置，使得激光束照射在待焊件上的激光光斑直径为2-4mm，2/3-3/4激光热量照射在铝合金板上，1/3-1/4激光热量照射在不锈钢板上，记录此时激光束的位置为激光束初始焊接位置；所述直流反接TIG焊枪位于激光束初始焊接位置沿焊接方向的前侧，直流正接TIG焊枪位于激光束初始焊接位置沿焊接方向的后侧；

焊接过程中，激光束在沿焊接方向向前行进的同时，在待焊工件表面沿圆形或椭圆形进行扫描，并保证在焊接过程中扫描激光束在待焊件上的平均热量分布为：2/3-3/4激光热量照射在铝合金板上，1/3-1/4激光热量照射在不锈钢板上；直流反接TIG焊枪和直流正接TIG焊枪仅沿焊接方向向前行进，不发生其他方向移动，反极性TIG电弧和正极性TIG电弧在扫描激光束诱导下发生摆动；

所述直流反接TIG焊枪和直流正极TIG焊枪在焊接过程中交替起弧，直流反接TIG焊枪起弧时，触发激光束的高功率激光脉冲，反极性TIG电弧与高功率激光脉冲形成复合热源；直流正接TIG焊枪起弧时，触发激光束的低功率激光脉冲，正极性TIG电弧与低功率激光脉冲形成复合热源。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金与不锈钢的激光-双TIG电弧复合自熔钎焊方法，其特征在于：在将不锈钢板与铝合金板装配为搭接形式，组成待焊工件之前，采用激光打孔工艺在不锈钢板的待焊区域表面制备网状凹凸结构，网状凹凸结构中网孔总面积占所述待焊区域面积的30％-40％，网孔均匀分布在所述待焊区域表面上，网状凹凸结构中网孔的深度为1-5um。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金与不锈钢的激光-双TIG电弧复合自熔钎焊方法，其特征在于：所述直流反接TIG焊枪和直流正接TIG焊枪的钨极轴心与竖直方向的夹角为25°-45°，钨极尖端与工件表面的垂直距离为1.5mm-5mm，与激光束在待焊工件表面扫描的扫描中心之间的水平距离为2mm-3mm。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金与不锈钢的激光-双TIG电弧复合自熔钎焊方法，其特征在于：焊接过程中，保持所述激光束垂直于焊缝方向，与竖直方向的夹角范围不大于15°。

5.根据权利要求1所述的一种铝合金与不锈钢的激光-双TIG电弧复合自熔钎焊方法，其特征在于：所述焊接过程中，激光束在沿焊接方向向前行进的同时，在待焊工件表面沿圆形或椭圆形进行扫描的扫描频率为80-120Hz。

6.根据权利要求1所述的一种铝合金与不锈钢的激光-双TIG电弧复合自熔钎焊方法，其特征在于：激光束在焊接过程中沿焊接方向向前行进的同时，在待焊工件表面沿圆形进行扫描时，圆形扫描半径为1mm-3mm；在待焊工件表面沿椭圆形进行扫描时，椭圆形的长轴与焊缝方向垂直，长度为1mm-3mm。

7.根据权利要求1所述的一种铝合金与不锈钢的激光-双TIG电弧复合自熔钎焊方法，其特征在于：焊接开始前，调整激光束位置，使得3/4激光热量照射在铝合金板上，1/4激光热量照射在不锈钢板上，记录此时激光束的位置为激光束初始焊接位置；

激光束在焊接过程中沿焊接方向向前行进的同时，在待焊工件表面沿圆形或椭圆形进行扫描，并保证在焊接过程中扫描激光束在待焊工件上的平均热量分布为：3/4激光热量照射在铝合金板上，1/4激光热量照射在不锈钢板上。