[发明专利]一种中厚板铝/钢异种金属激光填丝焊接方法

说明书

本发明提供了一种中厚板铝/钢异种金属激光填丝焊接方法，它包括如下步骤：(一)对等厚度的待焊接铝板和钢板分别开Y型坡口和V型坡口，对Y型坡口、V型坡口及铝板和钢板的上下表面进行深度清理；(二)将待焊接铝板和钢板置于焊接夹具上进行装夹固定，焊接接头形式为对接接头；(三)调整主光束和辅助光束的位置，设置光束功率；(四)设定工艺参数，且焊接工艺参数一旦确定，在焊接过程中均保持不变。该焊接方法采用激光填丝可以提高铝合金的吸收率，稳定焊接过程，阻止了裂纹形成的条件，改进了焊缝的力学性能，且该焊接方法可以有效调节焊接接头温度场分布，有利于控制界面反应，同时解决了侧壁未熔合的缺陷，提高了焊接接头的强度。

技术领域

本发明涉及的是一种中厚板铝/钢异种金属激光填丝焊接方法，属于异种金属激光加工技术领域。

背景技术

近年来，在国内外工业生产中，采用铝/钢双金属焊接结构的产品越来越多，尤其在航空、汽车、电工、化工、国防等工业部门被广泛采用。然而中厚板具有较高的强度，能承受高负载重量、撞击和压力，其主要应用于船体的外壳和内部防水壁、制造大口径的输油和输气的管道及水利发电站闸门等领域中。此外，铝及铝合金的密度小、比强度高，且具有良好的导电性、导热性和耐蚀性，为了充分发挥材料的固有性能和节省材料，将铝/钢焊接成为一种金属结构，具有独特的优势和良好的经济效益。因此，中厚板铝/钢异种金属的连接具有十分重要的意义。

铝和钢异种金属熔焊时主要采用氩弧焊、电子束焊以及气焊等焊接方法；铝和钢异种金属压焊时主要采用摩擦焊、超声波焊、扩散焊和冷压焊等方法进行焊接。以上这些焊接方法均有一个共同的缺点，即焊件的形状和尺寸受到一定的限制。激光焊接作为一种激光加工技术得到了日益广泛的应用和不断的开发与研究。随着工业激光器的出现，在某些领域中，激光焊接已经成为了一些传统的焊接方法的替代技术。

目前对于中厚板铝/钢异种金属对接接头焊接方法的研究相对较少。

在申请公布号为CN110899974A、申请公布日为2020.03.24的发明专利申请中公开了一种中厚板装甲钢激光摆动焊接方法，该焊接方法解决了实际生产中面临的大间隙和错边导致的成形不良问题，但该方法主要针对钢的对接焊，并不适用于中厚板铝/钢异种金属焊接。

在授权公告号为CN110560902B、授权公告日为2021.02.12的发明专利中公开了中厚板T型接头角焊缝的摆动激光填丝焊接方法，该方法主要针对中厚板T型接头角焊缝，对中厚板铝/钢异种金属对接接头并不适用。

在申请公布号为CN110091067A、申请公布日为2019.08.06的发明专利申请中公开了一种用于焊接中厚板的激光和K-TIG复合焊接方法，该焊接方法的中厚板材料为不锈钢、Invar钢、碳钢的任意一种，也不适用于中厚板铝/钢异种金属的焊接。

激光填丝焊接作为推进激光焊接产业化的一种方案，可以焊接间隙较大的对接板和大厚板，还可以调节异种金属的焊缝化学成分，对焊后裂纹的抑制有明显的效果。此外，由于铝合金对激光的反射率较大，接头软化，焊接过程易于产生热裂纹等，这些问题限制了采用激光焊接方法对铝/钢异种金属进行连接。

因此，现有技术的焊接方法难以满足中厚板铝/钢异种金属的焊接需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的焊接方法难以满足中厚板铝/钢异种金属的焊接需求，而提供一种中厚板铝/钢异种金属激光填丝焊接方法，该焊接方法采用激光填丝可以提高铝合金的吸收率，稳定焊接过程，阻止了裂纹形成的条件，改进了焊缝的力学性能，且该焊接方法可以有效调节焊接接头温度场分布，有利于控制界面反应，同时解决了侧壁未熔合的缺陷，提高了焊接接头的强度。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种中厚板铝/钢异种金属激光填丝焊接方法，它包括如下步骤：

(一)对等厚度的待焊接铝板和钢板分别开Y型坡口和V型坡口，对Y型坡口、V型坡口及铝板和钢板的上下表面进行深度清理；