[发明专利]外加交变磁场辅助铝合金/钢异种金属熔钎焊方法和系统

说明书

本发明涉及外加交变磁场辅助铝合金/钢异种金属熔钎焊方法和系统。方法为在MIG熔钎焊的过程中，沿着平行于焊接的方向，施加交变磁场，交变磁场与焊接电流相互作用。在MIG熔钎焊的平行于焊接的方向上，施加交变磁场，即磁场的方向平行于焊接方向。交变磁场与焊接电流相互作用，产生附加交变电磁力，实现电弧和熔滴的周期性横向摆动。控制金属间化合物层的厚度，提高铝液在钢表面的润湿性和铺展性。提高焊接质量。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及外加交变磁场辅助铝合金/钢异种金属熔钎焊方法和系统。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

节能、减排和环保是当前汽车工业发展的方向，也是关系到人类可持续发展的重大问题。汽车车体的轻量化设计与制造，是满足节能减排的关键途径。以铝合金代替部分钢，采用铝合金/镀锌钢一体化车身框架结构，可充分发挥铝合金和镀锌钢两种材料的性能与优势，实现汽车轻量化和节能减排，已成为汽车制造业发展的主流趋势。

焊接工艺作为铝合金/镀锌钢异质材料结构制造的核心技术之一，其接头质量对产品的性能与寿命有着举足轻重的影响。但由于铝合金、钢两种金属之间存在溶解度小、热物性(如熔点、比热容、热导率等)差异大、接头易形成大量Fe-Al脆性金属间化合物(IMC)等问题，对铝合金/钢一体化车身焊接工艺提出了巨大挑战。

国内外研究者针对铝合金/钢的冶金特点，充分结合熔化焊与钎焊工艺各自优势，提出填充金属与铝合金母材共同熔化并与钢母材固态表面形成高强钎焊接头的铝合金/钢MIG电弧熔钎焊工艺。该工艺与钎焊、扩散焊、摩擦焊以及高能束熔钎焊(激光、电子束等)等焊接工艺相比，具有设备成本低、易操作、适用性广、不易受产品结构和尺寸限制等优点，在铝合金/钢异质结构生产中具有广阔的应用前景。但MIG电弧熔钎焊工艺也存在难以精确控制热输入这一突出技术瓶颈，导致电弧能量输出易波动，造成接头Fe-Al金属间化合物层局部过厚或过薄(未钎合)，同时熔池液态金属铝在钢表面的铺展润湿性差，使得钎焊结合面较小，抗拉强度低，从而严重制约了接头力学性能，限制了焊接质量的提高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供外加交变磁场辅助铝合金/钢异种金属熔钎焊方法和系统。利用交变磁场，实现MIG熔钎焊接热输入的精确控制及促进熔融金属铺展润湿。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，外加交变磁场辅助铝合金/钢异种金属熔钎焊方法，所述方法为：在MIG熔钎焊的过程中，沿着平行于焊接的方向，施加交变磁场，交变磁场与焊接电流相互作用。

MIG熔钎焊是针对异种金属铝和钢的熔化极气体保护焊(MIG焊)，即填充金属与铝合金母材共同熔化并与钢母材固态表面形成高强钎焊接头。两种金属仅铝熔化而钢不熔化。MIG焊是一种采用可熔化的焊丝作为电极，以连续送进的焊丝与被焊工件之间燃烧的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属的焊接方法。

MIG焊其相比于现有的TIG焊具有区别，TIG焊是利用钨极与工件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝的。MIG焊相比于TIG焊具有较大的缺点是，MIG焊不容易控制热输入。导致电弧能量输出波动，造成接头Fe-Al金属间化合物层局部过厚或过薄(未钎合)，同时熔池液态金属铝在钢表面的铺展润湿性差，使得钎焊结合面较小，抗拉强度低，从而严重制约了接头力学性能，限制了焊接质量的提高。

现有技术中利用高频磁场与TIG焊作用，利用磁场稳定电弧，改善成形的作用。但是在MIG熔钎焊过程中，稳定电弧对控制MIG的热输入分布影响不大。