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一种铝基复合材料低功率激光诱导双脉冲TIG焊方法


技术摘要:
一种铝基复合材料低功率激光诱导双脉冲TIG焊方法。本文涉及铝基复合材料的焊接领域,具体涉及一种铝基复合材料低功率激光诱导双脉冲TIG焊方法。是为了解决现有铝基复合材料焊接过程中存在的接头强度低、气孔等缺陷明显、高能耗以及焊接局限性的问题。本发明采用低功率  全部
背景技术:
铝基复合材料作为一种性能优异的新型材料,具有比普通金属材料更加优异的性 能,如较高的比强度、比刚度、良好的稳定性、耐热性、耐磨性和蠕变强度等等,能够满足现 代科技生产和发展对材料性能的苛刻要求。一直以来,铝基复合材料在航空航天、尖端武 器、电子封装以及汽车制造等领域都具有非常广阔的应用前景。并且,我国的铝资源丰富, 增强相颗粒的来源广泛,制备成本相对较低,使铝基复合材料成为众多的金属材料研究领 域中最有发展潜力的材料之一,吸引了国内外无数专家学者的密切关注和深入探究。但是, 由于基体铝合金与增强相之间的物理、化学性质等差异很大,形成工程构件时相互间的良 好连接困难,导致这种工程材料的实际应用和产业化受到限制,因此焊接是影响其推广应 用的一个关键问题。 常见的铝基复合材料的焊接方法有很多,如熔化焊、搅拌摩擦焊、电阻点焊、钎焊、 扩散焊等等。其中搅拌摩擦焊焊接铝基复合材料的搅拌头磨损较快、成本较高、且受到材料 形状的限制。电阻点焊、钎焊和扩散焊因受特定焊接环境的影响而具有较大的局限性,且焊 接强度不高。熔化焊中的TIG具有操作简便、可以焊接不规则形状和结构复杂的工程构件等 优点,但是存在接头的强度较低、接头中容易形成气孔等焊接缺陷,且焊接时候的电能消耗 较大,不能达到高品质焊接的效果等问题。
技术实现要素:
本发明是为了解决现有铝基复合材料焊接过程中存在的接头强度低、气孔等缺陷 明显、高能耗以及焊接局限性的问题,提供了一种铝基复合材料低功率激光诱导双脉冲TIG 焊方法。 本发明一种铝基复合材料低功率激光诱导双脉冲TIG焊方法采用低功率脉冲激光 和双脉冲TIG电弧作为复合热源,设置焊接路径,将复合热源作用在焊接夹具固定的铝基复 合材料板材上,实现材料的良好焊接。 本发明的优点: 本发明一种铝基复合材料低功率激光诱导双脉冲TIG焊方法,相对于其他方法如 《一种铝基复合材料的焊接方法》(申请号:CN201910062203.6)、《一种颗粒增强金属基复合 材料激光填粉焊接方法》(申请号:CN201511027957.6),本发明方法不需要开坡口、可以直 接进行对接焊,简化了焊前加工处理、焊接操作过程等也更加简单,同时更加节能,具有简 便、高效、节能环保的焊接特点。相对于《非连续增强铝基复合材料钨极氩弧焊焊缝原位增 强方法》(申请号:CN200510010266 .5)、《一种铝基复合材料的电阻点焊方法》(申请号: CN201410199882.9)等本发明方法引入的脉冲激光和双脉冲TIG电弧通过复合作用提升了 4 CN 111545917 A 说 明 书 2/4 页 脉冲对焊接熔池的震荡作用,降低了焊缝中的气孔等缺陷的产生,同时具有一定的细化晶 粒的作用,促进接头强度的大幅度提高。 本发明所述的铝基复合材料低功率激光诱导双脉冲TIG焊方法,将低功率激光与 双脉冲TIG电弧作复合热源直接作用在复合材料板材上,实现两块复合材料对焊,并且焊缝 成型优良。该方法具有激光焊与TIG焊两种工艺的特点,能够起到“1 1>2”的焊接效果,复合 后的高峰值功率脉冲激光循环性的作用在焊接熔池中,起到“震荡”和搅拌熔池的作用,从 而促进熔池中气体的排除,能够大幅减少甚至避免接头焊缝中的气孔等缺陷的出现,接头 强度十分高。同时,具有节能环保等优点,可以实现小能耗、高质量的焊接效果;焊接后对接 头进行力学性能测试发现接头的抗拉强度最高可达209MPa。 附图说明 图1为本发明中激光枪与双脉冲TIG焊枪的相对位置示意图;其中1是激光枪,2是 TIG焊枪,3是基板; 图2为实施例一得到的对焊后的铝基复合材料板材正面宏观形貌图; 图3为实施例一得到的对焊后的铝基复合材料板材反面宏观形貌图; 图4为实施例一得到的对焊后的铝基复合材料板材焊接接头的金相显微组织图。
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