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激光焊接技術(shù)在異種金屬材料的焊接
時(shí)間：2022-08-17 10:12 閱讀：3134 次
異種金屬材料焊接是解決構(gòu)件同時(shí)滿足多方面性能要求的有效途徑。異種材料激光焊接機(jī)制復(fù)雜。比如，焊接材料熱物性隨溫度變化差異；異種金屬對(duì)于激光的吸收率差異及其隨溫度變化特性；熔池形成及演化機(jī)制；凝固過程焊縫熔化區(qū)與熱影響區(qū)組織演化；激光焊接接頭缺陷的形成、焊接殘余應(yīng)力與變形產(chǎn)生等。下面介紹激光焊接技術(shù)在異種金屬材料的焊接。
1.鋁鋼激光焊接
鋁、鋼熔點(diǎn)差異大，易形成金屬件化合物的異種材料，并且鋁、鋼合金具有高反射率和高熱傳導(dǎo)系數(shù)的特點(diǎn)，在焊接過程中難以形成匙孔，焊接時(shí)需要較高的能量密度。激光焊接功率閾值、焊縫成形和焊接過程穩(wěn)定性的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通過控制激光能量與材料的作用時(shí)間,可以減小界面反應(yīng)層的厚度,有效控制中間相的生成。
2.鎂鋁及鎂鋁合金焊接
鋁及其合金具有良好的耐蝕性、較高的比強(qiáng)度、較好的導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性等優(yōu)點(diǎn)。鎂是比鋁還輕的一種有色金屬,也具有較高的比強(qiáng)度和比剛度及良好的抗震能力。鎂鋁焊接的主要問題在于母材本身極易氧化,熱傳導(dǎo)系數(shù)大,易產(chǎn)生裂紋和氣孔等焊接缺陷,且極易產(chǎn)生金屬間化合物,從而顯著降低了焊接接頭的力學(xué)性能。
3.銅鋼激光焊接
銅與鋼焊接是典型的異種材料焊接。銅和鋼的熔點(diǎn)、導(dǎo)熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)和力學(xué) 性能都有著很大的差異，不利于銅與鋼的直接焊接。基于激光焊接的熱能密度大、熔化金屬 量少、熱影響區(qū)窄、接頭質(zhì)量高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，銅與鋼的激光焊接已成為當(dāng)前的發(fā)展 趨勢(shì)。但是銅對(duì)大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用激光的吸收率都比較低，且銅在焊接過程中還容易出現(xiàn)氧 化、氣孔、裂紋等缺陷。基于多模激光器的銅與鋼異種金屬激光焊接工藝有待進(jìn)一步開發(fā)。
以上就是激光焊接技術(shù)在異種金屬材料的焊接，激光焊接異種金屬材料從異種鋼擴(kuò)展到了有色金屬及其合金,特別是針對(duì)鎂鋁合金，鈦鋁合金以及鎳基高溫合金的激光焊接已取得進(jìn)展,獲得了具有一定熔深與強(qiáng)度的焊接接頭。異種金屬激光焊接熔池的形成與演化過程復(fù)朵。對(duì)焊接熱源模型、匙孔模型、溫度場(chǎng)以及熔池流動(dòng)等問題從數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)兩方面進(jìn)行了深入研究,深入分析了凝固過程中熱裂紋、有害相、氣孔的產(chǎn)生機(jī)制,并從工藝角度對(duì)殘余應(yīng)力進(jìn)行控制。
1.鋁鋼激光焊接
鋁、鋼熔點(diǎn)差異大，易形成金屬件化合物的異種材料，并且鋁、鋼合金具有高反射率和高熱傳導(dǎo)系數(shù)的特點(diǎn)，在焊接過程中難以形成匙孔，焊接時(shí)需要較高的能量密度。激光焊接功率閾值、焊縫成形和焊接過程穩(wěn)定性的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通過控制激光能量與材料的作用時(shí)間,可以減小界面反應(yīng)層的厚度,有效控制中間相的生成。
2.鎂鋁及鎂鋁合金焊接
鋁及其合金具有良好的耐蝕性、較高的比強(qiáng)度、較好的導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性等優(yōu)點(diǎn)。鎂是比鋁還輕的一種有色金屬,也具有較高的比強(qiáng)度和比剛度及良好的抗震能力。鎂鋁焊接的主要問題在于母材本身極易氧化,熱傳導(dǎo)系數(shù)大,易產(chǎn)生裂紋和氣孔等焊接缺陷,且極易產(chǎn)生金屬間化合物,從而顯著降低了焊接接頭的力學(xué)性能。
3.銅鋼激光焊接
銅與鋼焊接是典型的異種材料焊接。銅和鋼的熔點(diǎn)、導(dǎo)熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)和力學(xué) 性能都有著很大的差異，不利于銅與鋼的直接焊接。基于激光焊接的熱能密度大、熔化金屬 量少、熱影響區(qū)窄、接頭質(zhì)量高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，銅與鋼的激光焊接已成為當(dāng)前的發(fā)展 趨勢(shì)。但是銅對(duì)大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用激光的吸收率都比較低，且銅在焊接過程中還容易出現(xiàn)氧 化、氣孔、裂紋等缺陷。基于多模激光器的銅與鋼異種金屬激光焊接工藝有待進(jìn)一步開發(fā)。
以上就是激光焊接技術(shù)在異種金屬材料的焊接，激光焊接異種金屬材料從異種鋼擴(kuò)展到了有色金屬及其合金,特別是針對(duì)鎂鋁合金，鈦鋁合金以及鎳基高溫合金的激光焊接已取得進(jìn)展,獲得了具有一定熔深與強(qiáng)度的焊接接頭。異種金屬激光焊接熔池的形成與演化過程復(fù)朵。對(duì)焊接熱源模型、匙孔模型、溫度場(chǎng)以及熔池流動(dòng)等問題從數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)兩方面進(jìn)行了深入研究,深入分析了凝固過程中熱裂紋、有害相、氣孔的產(chǎn)生機(jī)制,并從工藝角度對(duì)殘余應(yīng)力進(jìn)行控制。
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