[发明专利]一种解决铜铝激光焊接高反射率的方法

说明书

本发明提供一种解决铜铝激光焊接高反射率的方法，如下：准备铜材和铝材，将二者分别加工至所需尺寸再将二者表面清洗干净。将待焊接的铜材的焊接部位加工一焊口后将二者在焊口处对接固定。将对接固定好的铜材与铝材放置在半封闭箱式焊接炉的焊接平台上，往半封闭箱式焊接炉内通入惰性气体，将半封闭箱式焊接炉加热至设定温度，将待焊接的铜材与铝材加热至与半封闭箱式焊接炉达到热平衡状态,在待焊接的铜材与铝材的连接处实施激光焊接。待焊接铜材与铝材完成激光焊接后，关闭半封闭箱式焊接炉，持续往半封闭箱式焊接炉通入惰性气体，焊接所得产品冷却后将其取出。本发明能够解决铜铝焊接时由于激光反射率过高，激光能量浪费和焊接效果欠佳的问题。

技术领域

本发明涉及激光焊接领域，特别是涉及一种解决铜铝激光焊接高反射率的方法。

背景技术

由于工业应用的需要及节省贵重材料等方面的考虑，往往需要对异种金属进行连接。采用激光焊接是最为有效的焊接方式。铜铝激光焊接是目前异种金属焊接中应用范围最广、需要量最大的方式之一。

激光焊接是一个非常复杂的问题，涉及焊接学、材料学、凝固相变学、量子力学等多个领域。铜铝两种金属的物理化学性能差异较大，本身就难于焊接，且大部分工业用激光(如YAG激光器、CO2激光器、光纤激光器)在铜铝表面的反射率都很高。常温条件下，铜对激光的反射率约为98.6％，而铝材的反射率也高达91-96％。金属的激光焊接过程中，会产生等离子体气体，等离子体气体对激光有散射作用，抑制激光焊接过程待焊接材料对激光能量的吸收作用。由于铜铝过高的反射率会导致焊接用的激光能量绝大部分被浪费掉，使得原本物理、化学性质差异巨大的铜、铝难以等比例的熔化，从而导致焊接效果不佳,甚至出现无法实现有效焊接的现象。更为重要的是，由于激光的能量难以被吸收，常温条件下的铜铝焊接经常出现的状况有：铜材未熔化，而铝材过渡熔化，焊接口不是真正意义上的熔合；铜材部分熔化，铝材过量熔化，导致焊接口畸变，微区熔池中溶质飞溅，焊接口损伤严重；由于随着温度变高，铜铝的吸收率随之变大，导致激光功率难以控制，焊接质量无法保证，最终的激光焊接效果欠佳，最终会导致最终的铜铝焊接处机械强度不够高，不能满足工业实际应用要求。

目前工业界急需一种解决铜铝激光焊接高反射率的新方法，以解决现有技术中铜铝焊接过程中铜铝待焊接表面激光反射率过高导致的激光能量大部分被浪费，进而导致的最终的铜铝焊接处机械强度不够高，不能满足工业实际应用要求的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决铜铝激光焊接高反射率的方法，以解决上述现有技术存在的问题，在降低待焊接铜材与铝材表面激光反射率的同时增加焊接处的机械强度以满足工业界实际应用要求。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种解决铜铝激光焊接高反射率的方法，具体如下：

待焊接材料表面预处理：预先准备铜材和铝材，将二者分别加工至所需尺寸后再将二者待焊接表面清洗干净；

加工焊口：将待焊接的铜材的焊接部位加工一个焊口；

待焊接材料对接固定：将待焊接的铜材与铝材在焊口处对接固定形成铜铝连接处；

待焊接材料加热处理：准备半封闭箱式焊接炉，将对接固定好的铜材与铝材放置在半封闭箱式焊接炉的焊接平台上，往半封闭箱式焊接炉内通入惰性气体，将半封闭箱式焊接炉加热至设定温度，待焊接的铜材与铝材在半封闭箱式焊接炉中加热至与半封闭箱式焊接炉达到热平衡状态；

激光焊接：在待焊接的铜材与铝材的连接处实施激光焊接；

焊接后续处理：待焊接铜材与铝材完成激光焊接后，关闭半封闭箱式焊接炉，持续往半封闭箱式焊接炉通入惰性气体，焊接后的铜材与铝材结合体冷却后将其取出。

为提高最终焊接产品的机械强度，待焊接材料表面预处理步骤中预先准备的铜材和铝材的待焊接表面面积应相同或二者待焊接表面表面积之差的绝对值在0-10％之间。