專利名稱：激光-電弧雙面焊接調控異種材料搭接接頭金屬間化合物方法
技術領域：
本發明涉及異種材料搭接焊接方法。
技術背景
隨著新材料、新工藝的發展，異種材料的復合結構在航空、航天和汽車等工業領域 具有巨大的應用潛力，而實現異種材料的復合結構廣泛應用首當其沖地就是要解決異種材 料的焊接問題。理想的條件是兩種材料有完全的互溶性，形成固溶體。而在很多情況下由 于被焊的兩種材料物理、化學性質的差異較大，會產生脆性的金屬間化合物或共晶體，難以 獲得力學性能優良的焊接接頭。
對于物理、化學性能差異比較大的異種材料來說，一方面界面處生成金屬間化合 物起到連接兩種材料載體的作用，只有具備一定厚度的反應層才能夠形成有效的焊接接 頭，另一方方面反應層厚度太大時，力學性能惡化，因此控制適當的界面層厚度是實現異種 材料焊接的關鍵問題。發明內容
本發明要解決異種材料搭接焊接時生成金屬間化合物厚度不容易控制，造成接頭 力學性能較差的技術問題；而提供了激光-電弧雙面焊接調控異種材料搭接接頭金屬間化 合物方法。
本發明中激光-電弧雙面焊接調控異種材料搭接接頭金屬間化合物方法如下在 異種材料的搭接接頭間預置釬料，然后將激光束與電弧分別置于搭接接頭的兩側同時對稱 加熱焊接，其中低熔點材料一側激光束深熔焊，高熔點材料一側電弧釬料釬焊焊接。
本發明方法激光束置于低熔點一側深熔焊，與釬料實現熔焊，電弧置于高熔點一 側熱導焊，與釬料實現釬焊；通過控制激光、電弧二者共同作用的下的能量匹配來實現最優 的中間層反應厚度，獲得優異的接頭性能；采用電弧在材料的另一側加熱作用，改善單一激 光焊的熱循環，能夠的延緩激光焊冷卻時間，有利于改善焊縫組織、減少焊接裂紋以及焊縫 氣孔等缺陷。由于激光、電弧同時對稱加熱，有利于減少焊接殘余應力和減少焊接變形。
圖1是本發明焊接方法示意圖；圖2是具體實施方式
五方法的接頭形貌圖；圖3是具體實施方式
五中激光焊的接頭形貌圖。
具體實施方式
本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的 任意組合。
具體實施方式
一本實施方式中激光-電弧雙面焊接調控異種材料搭接接頭金屬3間化合物方法如下在異種材料的搭接接頭間預置釬料，然后將激光束與電弧分別置于搭 接接頭的兩側同時對稱加熱焊接，其中低熔點材料一側激光束深熔焊，高熔點材料一側電 弧釬料釬焊焊接。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是所述釬料為焊絲或中 間層。其它步驟和參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是激光束的類型為 CO2氣體激光束、YAG固體激光束、半導體激光束或光纖激光束。其它步驟和參數與具體實 施方式一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是所述電弧為 非熔化極電弧。其它步驟和參數與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式對2mm厚Ti_6Al_4V鈦合金和2mm厚5A06鋁合金 搭接焊接，采用Al-12Si近共晶焊絲作為填充材料，采用(X)2激光，激光功率為900W，矩形光 斑，離焦量為0，鎢極氬弧焊電壓為15V，電流80A，弧長4mm，鎢極角度為45度，長度為2mm， 氬氣保護氣流為12L/min，焊接速度為lm/min，激光焊接鋁合金一側，電弧焊接鈦合金一側 (參見圖1)，采用所述參數，通過調整激光功率、光斑形式、離焦量等激光參數和電弧電壓、 電流、弧長、鎢極形狀及長度等電弧參數來控制激光和電弧的熱輸入，在上述參數的調控下 獲得最佳力學性能的反應層厚度(最佳的焊接工藝參數)，獲得的反應層金屬間化合物層 的厚度在6μπι以下(參見圖2)，剪切力可達300N/mm。而采用常規CO2激光直接焊接(焊 接條件為激光功率為1100W，矩形光斑，離焦量為0，焊接速度為lmm/min)獲得金屬間化 合物厚度(參見圖幻遠遠大于激光-電弧雙面焊接這種方法，達幾十個μ m，剪切力只有 200N/mm,小于激光-電弧雙面焊接這種方法。
權利要求
1.激光-電弧雙面焊接調控異種材料搭接接頭金屬間化合物方法，其特征在于激 光-電弧雙面焊接調控異種材料搭接接頭金屬間化合物方法如下在異種材料的搭接接頭 間預置釬料，然后將激光束與電弧分別置于搭接接頭的兩側同時對稱加熱焊接，其中低熔 點材料一側激光束深熔焊，高熔點材料一側電弧釬料釬焊焊接。
2.根據權利要求1所述的激光-電弧雙面焊接調控異種材料搭接接頭金屬間化合物方 法，其特征在于所述釬料為焊絲或中間層。
3.根據權利要求1所述的激光-電弧雙面焊接調控異種材料搭接接頭金屬間化合物方 法，其特征在于激光束的類型為CO2氣體激光束、YAG固體激光束、半導體激光束或光纖激光 束ο
4.根據權利要求1所述的激光-電弧雙面焊接調控異種材料搭接接頭金屬間化合物方 法，其特征在于電弧為非熔化極電弧。
全文摘要
激光-電弧雙面焊接調控異種材料搭接接頭金屬間化合物方法，它涉及異種材料搭接焊接方法。本發明要解決異種材料搭接焊接時生成金屬間化合物厚度不容易控制，造成接頭力學性能較差的技術問題。本發明方法如下在異種材料的搭接接頭間預置釬料，然后將激光束與電弧分別置于搭接接頭的兩側同時對稱加熱焊接，其中低熔點材料一側激光束深熔焊，高熔點材料一側電弧釬料釬焊焊接。本發明方法激光束置于低熔點一側深熔焊，與釬料實現熔焊，電弧置于高熔點一側熱導焊，與釬料實現釬焊；通過控制激光、電弧二者共同作用的下的能量匹配來實現最優的中間層反應厚度，獲得優異的接頭性能。本發明方法應用在異種材料焊接領域。
文檔編號B23K31/02GK102029476SQ20111000391
公開日2011年4月27日 申請日期2011年1月10日 優先權日2011年1月10日
發明者李俐群, 趙耀邦, 陳彥賓 申請人:哈爾濱工業大學