一种异种金属中厚板激光对接连接方法技术

一种异种金属中厚板激光对接连接方法，包括如下步骤；步骤1，提供第一母材和第二母材，并组成对接接头；步骤2，提供激光加工系统；步骤3，启动激光加工系统，第一激光加工头输出第一激光束辐照第一母材形成第一熔融金属，第一气体喷嘴吹送第一工作气体作用于第一熔融金属；第二激光加工头输出第二激光束辐照第二母材形成第二熔融金属，第二气体喷嘴吹送第二工作气体作用于第二熔融金属；然后压紧辊轮挤压第一母材和第二母材，实现第一母材和第二母材的冶金连接；步骤4，第一激光加工头和第二激光加工头移动到末端点，关闭激光加工系统，完成焊接过程。焊接过程。焊接过程。

【技术实现步骤摘要】
一种异种金属中厚板激光对接连接方法


[0001]本专利技术涉及焊接连接
，具体地为一种异种金属中厚板激光对接连接方法。

技术介绍

[0002]随着各种先进材料的研制成功，往往在机械结构中的存在材料替代应用场景，如铝代替铜或钢等，由此产生铝
‑
钢和铝铜异种金属的连接问题。异种金属的物理化学性能(如导热性、热膨胀系数及熔点)往往差异较大，更棘手的问题是连接处两种液态金属混合易形成脆性金属间化合物的界面层，严重恶化接头力学性能。
[0003]对于异种金属对接接头，常规焊接工艺往往需要开设坡口，填充冶金粉末或焊丝或箔片改善界面金属间化合物相及均匀性，辅助工艺较复杂，稳定性较差；且对于较厚的板材，在板厚方向界面金属间化合物层的均匀性难以保证。激光深熔钎焊可以改善较厚板材异种金属对接接头的界面金属间化合物层均匀性，但其热输入较大，板材上表面的激光能量总是大于下表面，影响焊接接头中界面金属间化合物层的均匀性。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种异种金属中厚板激光对接连接方法。
[0005]本专利技术所要解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种异种金属中厚板激光对接连接方法，包括如下步骤；
[0007]步骤1，提供第一母材和第二母材，将第一母材和第二母材组成对接接头；
[0008]步骤2，提供激光加工系统，激光加工系统包括激光器、第一传输光纤、第二传输光纤、第一激光加工头、第二激光加工头、第一气体喷嘴、第二气体喷嘴、第一气瓶、第二气瓶、第一气体加热器、第二气体加热器、压紧辊轮；
[0009]步骤3，启动激光加工系统，第一激光加工头输出第一激光束辐照第一母材形成第一熔融金属，第一气体喷嘴吹送第一工作气体作用于第一熔融金属；第二激光加工头输出第二激光束辐照第二母材形成第二熔融金属，第二气体喷嘴吹送第二工作气体作用于第二熔融金属；然后压紧辊轮挤压第一母材和第二母材，实现第一母材和第二母材的冶金连接；
[0010]步骤4，第一激光加工头和第二激光加工头移动到末端点，关闭激光加工系统，完成焊接过程。
[0011]在一个实施方式中，所述压紧辊轮包括左压紧辊轮和右压紧辊轮。
[0012]在一个实施方式中，第一母材和第二母材的材质不一致，且第一母材和第二母材厚度均为5～12mm。
[0013]在一个实施方式中，所述激光器为高亮度抗高反光纤激光器。
[0014]在一个实施方式中，所述第一气体喷嘴固定于第一激光加工头下方，所述第一气瓶的第一工作气体经第一气体加热器加热输送至第一气体喷嘴；所述第二气体喷嘴固定于第二激光加工头下方，所述第二气瓶的第二工作气体经第二气体加热器加热输送至第二气
体喷嘴。
[0015]在一个实施方式中，所述第一激光束中心位置与对接缝相距δ1为0.5～1mm；所述第二激光束中心位置与对接缝相距δ2为0.5～1mm。
[0016]在一个实施方式中，所述第一气体喷嘴吹送第一工作气体中心位置与第一激光束中心位置相距d1为0.2～0.5mm；所述第二气体喷嘴吹送第二工作气体中心位置与第二激光束中心位置相距d2为0.2～0.5mm。
[0017]在一个实施方式中，所述第一工作气体和所述第二工作气体均为氮气。
[0018]在一个实施方式中，所述压紧辊轮的压力为0.3～1.5bar。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0020]本专利技术通过采用第一激光束和第二激光束分别辐照对接接头的第一母材和第二母材，同时在同轴吹气的作用下，第一熔融金属和第二熔融金属的大部分分别第一母材和第二母材形成飞溅，达到类似于激光切割的效果；与此同时，通过压紧辊轮挤压第一母材和第二母材，使得靠近第一母材和第二母材的熔融材料直接冶金反应，实现第一母材和第二母材的连接。此外，由于加热第一工作气体和第二工作气体的存在，第一熔融金属和第二熔融金属向下流动将第一激光束和第二激光束作用的上部热量向下传导，使得第一母材和第二母材的对接缝上下方向热量一致，从而改善中厚板材异种金属对接接头的界面金属间化合物层均匀性，提高接头性能。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例1的设备布置结构示意图；
[0022]图2为本专利技术图1的激光焊接示意图；
[0023]图3为本专利技术图1的焊缝结构示意图。
[0024]图中：10、第一母材，20、第二母材，30、激光器，31、第一传输光纤，32、第一激光加工头，33、第一气体喷嘴，34、第一气瓶，35、第一气体加热器，36、第二传输光纤，37、第二激光加工头，38、第二气体喷嘴，39、第二气瓶，40、第二气体加热器，41、压紧辊轮，42、第一激光束，43、第一熔融金属，44、第二激光束，45、第二熔融金属，46、飞溅，47、焊缝，48、第一工作气体，49、第二工作气体。
具体实施方式
[0025]以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。
[0026]实施例1
[0027]如图1
‑
3所示，本实施例包括如下步骤；
[0028]步骤1，提供第一母材10和第二母材20，将第一母材10和第二母材20组成对接接头；在本实施例中，第一母材10和第二母材20的材质不一致，且第一母材10和第二母材20厚度均为5～12mm；
[0029]步骤2，提供激光加工系统，激光加工系统包括激光器30、第一传输光纤31、第二传输光纤36、第一激光加工头32、第二激光加工头37、第一气体喷嘴33、第二气体喷嘴38、第一气瓶34、第二气瓶39、第一气体加热器35、第二气体加热器40、压紧辊轮41；其中，第一激光加工头32通过第一传输光纤31与激光器30连通；第二激光加工头37通过第二传输光纤36与
激光器30；第一气体喷嘴33通过第一气体加热器35与第一气瓶34连通；第二气体喷嘴38通过第二气体加热器40与第二气瓶39连通；压紧辊轮41包括左压紧辊轮和右压紧辊轮，且左压紧辊轮和右压紧辊轮分别位于第一母材10和第二母材20的两端，且压紧辊轮41的压力为0.3～1.5bar；
[0030]在本实施例中，第一气体喷嘴33固定于第一激光加工头32下方，第一气瓶34的第一工作气体48经第一气体加热器35加热输送至第一气体喷嘴33；第二气体喷嘴38固定于第二激光加工头37下方，第二气瓶39的第二工作气体49经第二气体加热器40加热输送至第二气体喷嘴38；且激光器30为高亮度抗高反光纤激光器。
[0031]步骤3，启动激光加工系统，第一激光加工头32输出第一激光束42辐照第一母材10形成第一熔融金属43，第一气体喷嘴33吹送第一工作气体48作用于第一熔融金属43；第二激光加工头37输出第二激光束44辐照第二母材20形成第二熔融金属45，第二气体喷嘴38吹送第二工作气体49作用于第二熔融金属45；然后压紧辊轮41挤压第一母材10和第二母材20，实现第一母材10和第二母材20的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异种金属中厚板激光对接连接方法，其特征在于：包括如下步骤；步骤1，提供第一母材(10)和第二母材(20)，将第一母材(10)和第二母材(20)组成对接接头；步骤2，提供激光加工系统，激光加工系统包括激光器(30)、第一传输光纤(31)、第二传输光纤(36)、第一激光加工头(32)、第二激光加工头(37)、第一气体喷嘴(33)、第二气体喷嘴(38)、第一气瓶(34)、第二气瓶(39)、第一气体加热器(35)、第二气体加热器(40)、压紧辊轮(41)；步骤3，启动激光加工系统，第一激光加工头(32)输出第一激光束(42)辐照第一母材(10)形成第一熔融金属(43)，第一气体喷嘴(33)吹送第一工作气体(48)作用于第一熔融金属(43)；第二激光加工头(37)输出第二激光束(44)辐照第二母材(20)形成第二熔融金属(45)，第二气体喷嘴(38)吹送第二工作气体(49)作用于第二熔融金属(45)；然后压紧辊轮(41)挤压第一母材(10)和第二母材(20)，实现第一母材(10)和第二母材(20)的冶金连接；步骤4，第一激光加工头(32)和第二激光加工头(37)移动到末端点，关闭激光加工系统，完成焊接过程。2.根据权利要求1所述的异种金属中厚板激光对接连接方法，其特征在于：所述压紧辊轮(41)包括左压紧辊轮和右压紧辊轮。3.根据权利要求2所述的异种金属中厚板激光对接连接方法，其特征在于：所述第一母材(10)和所述第二母材(20)的材质不一致，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭少锋，代小光，陈燧，郑文雷，康磊，徐志宏，
申请(专利权)人：长沙大科激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：