[发明专利]一种镁/铝异种金属的激光填料焊工艺

说明书

本发明公开了一种镁/铝异种金属的激光填丝焊工艺，通过在焊接界面处的镁合金和铝合金之间夹入镍中间层，并添加与铝合金和镍中间层相接触的锌‑铝合金焊料，锌‑铝合金焊料的表面涂覆钎剂，保护气体环境下激光熔钎焊，在镍中间层两侧形成由锌‑镍相、镁‑镍和铝‑镍相组成的镁/铝焊接头。选用锌‑铝合金作填充材料，配合纯镍箔作为中间层；通过调整激光工艺参数，控制中间层的熔化程度；调整中间层的伸出长度，获得焊缝成型美观、无裂纹等缺陷的镁/铝合金焊接接头。这种方法可以有效控制因镁、铝两者冶金反应产物—脆性金属间化合物的产生，提高镁/铝合金焊接接头可靠性，满足镁合金和铝合金异种金属焊接头的使用要求。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种镁/铝异种金属的激光填料焊工艺，用于镁合金组件和铝合金组件之间的连接。

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，镁合金是一种比铝合金密度更小的金属材料，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镁、铝两种轻质材料的焊接加工是不可避免的。但是，镁合金和铝合金由于其各自的物理和化学性质以及两者之间的性质差异给焊接加工带来了较大的难度。此外，镁/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镁-铝金属间化合物，极大的降低了焊接头的强度，大大阻碍了镁/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镁合金和铝合金的焊接，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镁合金的可靠连接，将大大提升镁/铝异种轻质构件的应用前景。

电弧焊是一种常用熔焊手段，但其热输入量大、加热位置难以控制、焊接变形严重的缺点，使得该方法难以应用于镁合金和铝合金的焊接。且，镁合金的沸点较低(1096℃)，在熔焊过程中极其容易挥发，导致接头内出现气孔等缺陷，因此，在焊接过程中必须严格控制热输入和焊件温度场。

故，仍需对镁/铝异种金属的焊接技术作进一步的研究改进，以克服现有镁/铝异种金属焊接的缺陷和局限，提升镁/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镁/铝异种金属的激光填料焊工艺，该工艺过程控制简便，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镁/铝异种金属连接件。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种镁/铝异种金属的激光填料焊工艺，步骤包括：在焊接界面处的镁合金和铝合金之间夹入镍中间层，并添加与铝合金和镍中间层相接触的锌-铝合金焊料，锌-铝合金焊料的表面涂覆有钎剂，保护气体环境下激光熔钎焊，在镍中间层两侧形成由锌-镍相、镁-镍和铝-镍相组成的镁/铝焊接头。

具体地，镁合金和铝合金之间重叠搭接，镍中间层部分夹入镁合金和铝合金的重叠搭接部位，镍中间层其余部分伸出镁合金和铝合金的重叠搭接部位并紧贴镁合金；锌-铝合金焊料置于伸出镁合金和铝合金重叠搭接部位的镍中间层上并与铝合金接触，锌-铝合金焊料的表面涂覆有钎剂，保护气体环境下激光熔钎焊，在镍中间层两侧形成由锌-镍相、镁-镍和铝-镍相组成的镁/铝焊接头。镍中间层伸出镁合金和铝合金重叠搭接部位的部分的长度为2～8mm，优选为4～6mm。

所述激光熔钎焊过程中，激光参数为：激光光源为二极管，激光功率1.8～2.6kW，优选为2.6kW；焊机速度0.15～0.30m/min，优选为0.18m/min；气体流量10～18L/min，优选为15L/min。

所述激光熔钎焊过程中，激光聚焦于涂覆有钎剂的锌-铝合金焊料上表面。作为优选方案，激光光束垂直于涂覆有钎剂的锌-铝合金焊料，并聚焦于涂覆有钎剂的锌-铝合金焊料上表面，激光光斑的中心线与涂覆有钎剂的锌-铝合金焊料的中心线对中齐平。所述激光光斑形状可为方形或椭圆形等，优选为矩形，更优选为尺寸1mm×12mm的矩形。