紫銅與黃銅的雷射焊接方法
2023-05-28 11:53:21 1
紫銅與黃銅的雷射焊接方法
【專利摘要】一種紫銅與黃銅的雷射焊接方法，包括如下步驟：步驟1：對待焊接的紫銅與黃銅進行清洗；步驟2：將待焊接的黃銅的焊接部位加工一焊口；步驟3：將待焊接的黃銅與紫銅在焊口處對接固定；步驟4：在黃銅的焊口處通過雷射熔覆方法塗敷一層中間材料；步驟5：在中間材料的部位將紫銅黃銅與實施雷射焊接；步驟6：自然冷卻，完成製備。本發明具有黃銅與紫銅連接效率高、連接質量好的優點。
【專利說明】紫銅與黃銅的雷射焊接方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於焊接領域，特別涉及一種紫銅與黃銅的雷射焊接方法。
技術背景
[0002]黃銅與紫銅都是良好的散熱材料，通常用來製造具有散熱需要的零部件。相對黃銅，紫銅散熱性能更好，且成本較高。黃銅支架一紫銅管結構是某種型號車輛中的關鍵部件，一方面兼顧了黃銅易於加工和優良的機械性能，一方面又兼顧了紫銅良好的塑性和導熱性。
[0003]現有技術中，針對黃銅與紫銅材料的連接工藝主要包括火焰釺焊和感應釺焊接，但傳統釺焊方法加工效率低，接頭強度低，釺焊後對釺溶劑要進行嚴格清洗等缺陷，工程應用上存在許多局限性。文獻(董鵬，皮友東，肖榮詩.黃銅2紫銅異種材料雷射焊接試驗研究.電加工與模具，2008 (I):43-46)公開報導了採用雷射搭接焊方法實現了黃銅與紫銅的有效連接，焊接效率高，焊縫質量良好，但該方法需要將焊接母材以搭接的形式裝配起來實施焊接，不適用於黃銅支架與紫銅管的焊接。
【發明內容】
[0004]針對現有技術存在的問題，本發明的目的在於提供一種紫銅與黃銅的雷射焊接方法，具有黃銅與紫銅連接效率高、連接質量好的優點。
[0005]本發明提供一種紫銅與黃銅的雷射焊接方法，包括如下步驟:
[0006]步驟1:對待焊接的紫銅與黃銅進行清洗；
[0007]步驟2:將待焊接的黃銅的焊接部位加工一焊口 ；
[0008]步驟3:將待焊接的黃銅與紫銅在焊口處對接固定；
[0009]步驟4:在黃銅的焊口處通過雷射熔覆方法塗敷一層中間材料；
[0010]步驟5:在中間材料的部位將紫銅黃銅與實施雷射焊接；
[0011]步驟6:自然冷卻，完成製備。
[0012]本發明具有黃銅與紫銅連接效率高、連接質量好的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]為進一步說明本發明的具體技術內容，以下結合實施例及附圖詳細說明如後，其中:
[0014]圖1為本發明的方法流程圖；
[0015]圖2為本發明黃銅與紫銅的及中間材料的焊接示意圖。
【具體實施方式】
[0016]請參閱圖1及圖2所示，本發明提供紫銅與黃銅的雷射焊接方法，包括如下步驟:
[0017]步驟1:對紫銅與黃銅進行清洗。[0018]焊接材料紫銅與黃銅的表面在焊接前必須清理乾淨，尤其是表面的油汙。焊接材料表面的油汙在焊接過程容易在焊縫中形成氣孔，降低焊接質量。
[0019]步驟2:將待焊接的黃銅的焊接部位加工一焊口。
[0020]黃銅是銅鋅二元合金，鋅元素沸點較低，僅為1180K，雷射焊接過程溫度較高時，弓丨起黃銅出現脫鋅現象，降低焊縫表面質量。因此，需要避免高功率密度的雷射束直接輻照在黃銅材料上。本發明提供的紫銅與黃銅的雷射焊接方法，需要在黃銅焊接端面上用雷射熔覆工藝塗敷一層中間材料，因此，需要在黃銅焊接部位加工一焊口。
[0021]步驟3:將待焊接的黃銅與紫銅在焊口處對接固定。
[0022]本發明提供的紫銅與黃銅的雷射焊接方法，不受焊接材料具體幾何形狀的限制，但是需要將紫銅與黃銅焊接材料在焊口處對接，並固定好。保證在雷射焊接過程中不發生位移，影響焊接質量。
[0023]步驟4:在黃銅的焊口處通過雷射熔覆方法塗敷一層中間材料；其中所述中間材料為 Cr:715%, B:1.53.5%, S1:24%和 Fe:510%，餘量為 Ni。
[0024]由Cu-Ni 二元相圖可知，Cu與Ni在固態與液態均無限互溶，具有良好的焊接冶金性，為提高中間材料與黃銅材料的連接質量，選用Ni基合金材料作為中間材料，在Ni基合金材料中補充了 S1、B等元素，在雷射熔覆過程可以起到脫氧的作用，提高中間材料的表面質量。雷射熔覆工藝使用的雷射功率密度遠低於雷射焊接所用的雷射功率密度，可以抑制黃銅脫鋅現象，保證黃銅材料的焊接質量。中間材料的添加既可以填補黃銅在雷射熔覆過程中Zn元素蒸發造成的凹陷，又可以為與紫銅或其他金屬焊接提供良好冶金結合的前提。
[0025]步驟5:在中間材料的部位將紫銅黃銅與實施雷射焊接。
[0026]紫銅是純銅金屬，在大氣環境中附有一層紫色的氧化膜，俗稱紫銅。紫銅由於其極高的反射率與導熱性能，熱量難於集中，可焊性差，而雷射作為能量高度集中的焊接熱源較常規焊接熱源適合紫銅的焊接工藝。採用雷射焊接方法，由於雷射的能量集中，可以在紫銅材料表面形成熔池，從而實現紫銅的雷射焊接。在中間材料與紫銅材料雷射焊接過程中，由於紫銅的導熱能力遠遠高於中間材料和黃銅材料，因此雷射光束偏向紫銅材料側。
[0027]焊接過程金屬汽化，部分金屬蒸汽被電離成等離子體，等離子體對雷射有吸收和散射作用。為了抑制雷射焊接過程等離子體對雷射的屏蔽作用，通過側吹保護氣體吹散焊縫證明的等離子體，選擇合適的側吹保護其流量與側吹角度，既可以吹散焊接過程中產生的等離子體，又可以防止焊接過程的材料氧化。本發明中焊接保護氣體可選用氮氣、氬氣、氦氣，或氬氣與氦氣的混合氣體，或者其他惰性氣體。
[0028]本發明提供的紫銅與黃銅的雷射焊接方法，所屬雷射為連續雷射或脈衝雷射。其中雷射熔覆與雷射焊接時，雷射束與紫銅的焊接面為20-30度夾角。
[0029]步驟6:自然冷卻，完成製備。
[0030]實施例
[0031]本實施例的實施過程如圖2所示。
[0032](I)用酒精對黃銅I與紫銅3表面進行清洗；
[0033](2)將待焊接的黃銅I的焊接部位加工一焊口，焊口角度為45° ;
[0034](3)將待焊接的黃銅I與紫銅3在焊口處對接固定；
[0035](4)在黃銅I的焊口處通過雷射熔覆方法塗敷一層中間材料2 ；[0036]雷射熔覆工藝參數的選擇如下:
[0037]雷射功率密度1.4X IO4W / cm2，掃描速度為5mm / S。中間材料採用同步側向送粉的方式，粉末材料為Ni基合金粉末。雷射束與紫銅焊接面呈20°夾角，以便於雷射熔覆獲得聞質量的塗層。
[0038](5)在中間材料的部位將紫銅黃銅與實施雷射焊接；
[0039]雷射焊接工藝參數的選擇如下:
[0040]功率密度為5.7X IO5W / cm2。雷射掃描速度IOmm / S。雷射束與紫銅焊接面夾角20°。在雷射焊接過程，側吹保護氣氮氣，保護氣通過噴嘴4吹出。
[0041](6)自然冷卻，完成製備。
[0042]經以上方法進行焊接的黃銅與紫銅之間的連接深度及強度可靠，克服了傳統方法效率低、焊縫質量差等問題。同時由於雷射焊接過程能量密度高，熱輸入及熱影響區小，焊接熱變形較小，滿足使用要求。
[0043]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種紫銅與黃銅的雷射焊接方法，包括如下步驟: 步驟1:對待焊接的紫銅與黃銅進行清洗； 步驟2:將待焊接的黃銅的焊接部位加工一焊口 ； 步驟3:將待焊接的黃銅與紫銅在焊口處對接固定； 步驟4:在黃銅的焊口處通過雷射熔覆方法塗敷一層中間材料； 步驟5:在中間材料的部位將紫銅黃銅與實施雷射焊接； 步驟6:自然冷卻，完成製備。
2.根據權利要求1所述的紫銅與黃銅的雷射焊接方法，其中該雷射為連續雷射或脈衝雷射。
3.根據權利要求1所述的紫銅與黃銅的雷射焊接方法，其中所述中間材料為Cr:7-15%, B:1.5-3.5%, S1:2_4%和 Fe:5_10%，餘量為 Ni。
4.根據權利要求1所屬的紫銅與黃銅的雷射焊接方法，其中雷射熔覆與雷射焊接時，雷射束與紫銅的焊接面為20-30度夾角。
【文檔編號】B23K26/21GK103753021SQ201410022690
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月17日 優先權日:2014年1月17日
【發明者】趙樹森, 林學春, 周春陽, 高文焱, 王奕博, 劉發蘭 申請人:中國科學院半導體研究所