[发明专利]一种铝钢异种金属激光熔钎填丝焊的工艺

说明书

本发明公开一种铝钢异种金属激光熔钎填丝焊的工艺，步骤包括：焊接界面处的双相钢和铝合金之间加入钎料，所述钎料表面涂覆有钎剂，在保护气体环境下激光熔钎焊，最终钎焊界面处形成铁‑铝‑锌相组成的钢/铝接头。本发明利用连续二极管激光熔钎焊方法，采用Zn‑Al的钎料，进行铝/钢激光焊。通过调整激光焊接工艺参数，控制焊接热输入，控制中间层的熔化程度；通过添加适当钎料作为填充材料，可将焊缝和界面组织合金化，降低焊缝反应产物的脆性，控制金属间化合物的成分，获得焊缝成型美观、无裂纹、少气孔的焊接接头；本发明方法成本低，操作方便灵活，焊接效率高，获得满足使用要求的钢与铝异种金属焊接接头。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种铝钢异种金属激光熔钎填丝焊的工艺。

背景技术

铝合金因具有密度小、比强度高、无磁性、优良的耐腐蚀性、良好的成形性、低温性等优点而被广泛地应用于工业领域，双相钢是一种金属材料，具有较高的比强度和比刚度，优良电磁屏蔽性能，同样被广泛的应用于工业领域。工业领域中具有广泛应用的钢、铝两种材料的焊接加工是不可避免的。但是，其两者之间的性质差异给焊接加工带来了较大的难度。此外，钢/铝异种金属的焊接过程中不可避免的生成具有很大脆性的钢-铝金属间化合物，极大的降低了焊接头的强度，大大阻碍了钢/铝异种轻质构件的工业应用。

采用摩擦焊和超声波焊可实现钢和铝合金的焊接，但这两种方法均属于固相连接方法，对被焊件的尺寸要求严格，难以加工复杂组件。如果能够在熔焊条件下实现对铝合金和双相钢的可靠连接，将大大提升钢/铝异种轻质构件的应用前景。

由于在激光深熔焊模式下，尽管脉冲激光热输入量小，但钢和铝都发生了熔化，使得Fe-Al金属间化合物生成量增加。此外，深熔焊模式由于小孔形成后难以稳定存在，使得焊接过程不稳定，容易产生焊接缺陷。这些因素使得接头力学性能较差。

因此，仍需对钢/铝异种金属的焊接技术作进一步的研究改进，以克服现有钢/铝异种金属焊接的缺陷和局限，提升钢/铝异种轻质构件的工业应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝钢异种金属激光熔钎填丝焊的工艺，采用了连续二极管激光进行了铝/钢熔钎焊，并加入了含有不同合金元素的钎料；该工艺过程控制简便，激光熔钎焊中添加的合金元素，有利于控制金属间化合物的生成类型和分布，克服焊接裂纹及气孔等缺陷，提高焊缝的抗裂性和稳定性，形成焊接质量稳定的钢/铝异种金属连接件。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种铝钢异种金属激光熔钎填丝焊的工艺，步骤包括：焊接界面处的双相钢和铝合金之间加入钎料，所述钎料表面涂覆有钎剂，在保护气体环境下激光熔钎焊，最终钎焊界面处形成新的金属间化合物，所述新的金属间化合物为铁-铝-锌相组成的钢/铝接头，可降低反应层的硬度。

作为优选，双相钢和铝合金之间重叠搭接，钎料置于双相钢和铝合金重叠搭接部位并同时与双相钢上表面和铝合金侧表面相接触，所述钎料的表面涂覆有钎剂，保护气体环境下激光熔钎焊，在钎焊界面处形成由铁-铝-锌相组成的钢/铝焊接头。

作为优选，双相钢和铝合金之间重叠搭接时，铝合金置于双相钢上，钎料预置在双相钢上表面，同时在铝合金的底部加垫块使铝合金放置稳固。

所述铝合金和双相钢重叠搭接的长度为6～12mm。

作为优选，所述钎剂采用粉末状形式涂覆在所述钎料上，步骤包括：首先将所述钎剂混入乙醇中制成团状，再均匀覆盖在所述钎料表面形成10～50μm的薄层。

作为优选，所述保护气体为氩气、氮气或者氩氮混合气，所述保护气体的流量为14～16L/min。