[发明专利]异种材料的激光焊接方法

说明书

本发明公开了一种异种材料的激光焊接方法，其包括以下步骤：（1）预备需焊接异种材料；（2）预备中间材料；（3）清洁；（4）固定：将中间材料固定在第一种金属材料和第二金属材料的接合面之间；（5）焊接；本发明的激光焊接方法简易，易于实现，合理在第一种金属材料和第二金属材料的焊缝之间添加中间层材料如镍箔片和相应类型金属粉末薄饼来调节异种材料的焊接特性，只需通过较小的焊接热输入量以及激光扫描熔池，就能快速实现异种材料的激光焊接，整个焊接过程稳定可控，可以有效抑制焊缝中脆性相的生成以及控制焊缝的冶金反应，进而减少出现气孔、裂纹、脆性相以及成形不良等焊接缺陷，焊缝成形美观，连接牢固，质量可靠，焊接效果好。

技术领域

本发明涉及异种材料焊接技术领域，具体涉及一种异种材料的激光焊接方法。

背景技术

随着现代制造业的高速发展，在航空航天、电力企业、石油化工、气体工业以及一些大科学工程等关乎国计民生、社会进步和国家安全的领域，单一材料制造的产品很难满足当代工业发展的需求。

因此，为了能够降低制造成本以及发挥复合结构优势，异种材料复合构件的设计制造势在必行。例如在低温杜瓦的制造过程中，低温端采用铜腔体用于保持良好的导热性能保证该区域的温度均匀性，室温端采用不锈钢材料减少漏热。聚变堆中包层结构以及偏滤器制造中多为采用不锈钢/铜等异种材料的焊接及连接技术，以及航空航天领域铝/铜等异种材料结构件的应用。异种材料构件不可避免的会涉及到焊接，目前，异种材料的焊接主要采用弧焊、高能束焊以及钎焊等方法，然而由于异种材料物理性能、冶金特性以及化学相容性的巨大差异，导致异种材料焊接过程中存在诸多困难，比如说容易出现裂纹、气孔、脆性相以及合金元素烧损与偏析等问题，所以异种材料的焊接需要采用特殊的焊接工艺以满足现代制造业对其日益增长的需求。

激光焊具有高能量密度、较大穿透能力、较小热输入量等优点，且其焊接速度快、接头质量高以及焊接变形也较小，为此，急需研发一种异种材料的激光焊接方法，以解决异种材料焊接中的焊缝的强度和韧性低以及易产生焊接缺陷等问题。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于，提供一种易于实现，焊接效果好的异种材料的激光焊接方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：一种异种材料的激光焊接方法，其包括以下步骤：

（1）预备需焊接异种材料：预备需要相焊接的第一种金属材料和第二金属材料；

（2）预备中间材料：所述中间层材料包括镍箔片和含有第一种金属材料或/和第二种金属材料的片状本体；镍箔片用于调控焊缝的冶金反应；镍箔片和片状本体的厚度分别为0.1～0.2mm；所述步骤（1）、步骤（2）不分先后顺序；

（3）清洁：对第一种金属材料和第二金属材料的接合面进行清洁；如采用丙酮进行清洗并烘干，该清洁需在焊接前15分钟至1小时内进行；

（4）固定：将中间材料固定在第一种金属材料和第二金属材料的接合面之间；

（5）焊接：预先通过焊接控制系统对焊接工艺参数进行设置，如激光功率、焊接速度、激光束扫描半径和扫描方式等；优选采用激光束偏置或激光束扫描的方式来对焊缝进行激光焊缝成形以及熔池的热输入和冶金反应进行控制，可以有效的抑制气孔、裂纹、脆性相以及成形不良等焊接缺陷，实现第一种金属材料和第二种金属材料的焊接，焊接效果好。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤（2）包括以下步骤：

（2.1）对第一种金属材料或/和第二种金属材料进行研磨，获得金属粉末；研磨过程中优选在惰性气体环境内进行；

（2.2）采用冷压成型的方法将金属粉末压制成片状，获得片状本体。