阅读说明：本技术 一种超声辅助异种金属熔钎焊的方法 (Ultrasonic-assisted dissimilar metal fusion brazing method ) 是由 刘积厚 牛红伟 卢雅琳 王江涛 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明属于焊接技术领域,具体涉及一种超声辅助异种金属熔钎焊的方法,为在低熔点金属与高熔点金属的熔钎焊工艺过程中,对高熔点金属板材施加超声波振动,具体包括：(1)对低熔点金属板材的待焊区和高熔点金属板材的待焊区进行表面清理,然后以搭接形式固定在工作台上,低熔点金属板材放置在高熔点金属板材的上面；(2)调节焊枪位于低熔点金属板材搭接区的正上方,再调节超声装置使其垂直作用于高熔点金属板材表面；(3)先启动超声装置,随后启动焊枪,进行焊接。本发明方法通过采用在高熔点金属板材表面施加超声振动,保证超声振动效率,促进熔钎焊过程中的润湿性和改善界面金属间化合物形貌及分布,最终实现异种金属间的高质量连接。(The invention belongs to the technical field of welding, and particularly relates to an ultrasonic-assisted dissimilar metal melt brazing method, which is used for applying ultrasonic vibration to a high-melting-point metal plate in the process of a low-melting-point metal and high-melting-point metal melt brazing process, and specifically comprises the following steps: (1) cleaning the surfaces of a region to be welded of the low-melting-point metal plate and a region to be welded of the high-melting-point metal plate, and then fixing the low-melting-point metal plate and the high-melting-point metal plate on a workbench in a lap joint manner, wherein the low-melting-point metal plate is placed on the high-melting-point metal plate; (2) adjusting a welding gun to be positioned right above the lap joint area of the low-melting-point metal plate, and adjusting an ultrasonic device to vertically act on the surface of the high-melting-point metal plate; (3) the ultrasonic device is started first, and then the welding gun is started to weld. The method of the invention ensures the ultrasonic vibration efficiency, promotes the wettability in the melting brazing process and improves the appearance and distribution of intermetallic compounds of the interface by applying the ultrasonic vibration on the surface of the high-melting-point metal plate, and finally realizes the high-quality connection between dissimilar metals.)

一种超声辅助异种金属熔钎焊的方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种超声辅助异种金属熔钎焊的方法。

背景技术

为了减轻重量，节约能源、降低成本、满足不同的工作条件，异种材料的轻量化结构件日益受到人们的重视。利用熔点低、密度小的金属，如铝合金和镁合金，替代原有的高熔点的不锈钢、铜合金和钛合金等可大大减轻结构件重量，在重型装备轻量化方面具有良好的应用前景。

研究证明，熔钎焊工艺适用于对熔点差异较大的两种金属进行焊接。在焊接过程中，通过控制热输入使低熔点金属熔化，而高熔点金属不熔化，熔化的低熔点金属便在固相的高熔点金属表面发生润湿铺展、界面冶金反应等一系列过程，最终实现二者的连接。为了焊接效果，接头形式往往一般采用搭接形式。然而熔融金属在高熔点金属表面的润湿性问题，钎缝内气孔缺陷、熔合区组织粗化，以及界面之间产生的脆性金属间化合物仍然在一定程度上限制了熔钎焊工艺的应用。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了解决现有技术中熔钎焊存在的润湿性问题，本发明提供一种超声辅助异种金属熔钎焊的方法，该方法通过采用在高熔点金属板材表面施加超声振动，保证超声振动效率，促进熔钎焊过程中的润湿性和改善界面金属间化合物形貌及分布，最终实现异种金属间的高质量连接。

本发明的技术方案如下：

一种超声辅助异种金属熔钎焊的方法，为在低熔点金属与高熔点金属的熔钎焊工艺过程中，对高熔点金属板材施加超声波振动，具体包括如下步骤：

(1)对低熔点金属板材的待焊区和高熔点金属板材的待焊区进行表面清理，去除表面氧化物和杂质，然后以搭接形式固定在工作台上，低熔点金属板材放置在高熔点金属板材的上面；

(2)调节焊枪位于低熔点金属板材搭接区的正上方，再调节超声装置使其垂直作用于高熔点金属板材表面；

(3)先启动超声装置，随后启动焊枪，进行焊接。

优选地，所述高熔点金属板材为不锈钢板材、铜合金板材或钛合金板材；所述低熔点金属板材为铝合金板材或镁合金板材。

优选地，所述熔钎焊的方法为TIG焊、MIG焊或激光填丝焊。

优选地，所述超声装置的超声头的端部为曲面。

优选地，所述超声头垂直作用于高熔点金属板材的上表面，且超声头与焊枪相互平行，超声头与焊枪之间的距离为10mm-1000mm。

优选地，所述超声头垂直作用于高熔点金属板材的下表面，且所述超声头与所述焊枪处于同轴位置。

优选地，焊接时，超声头与焊枪同步移动，且焊接完成后，先关闭焊枪，待焊缝凝固后再关闭超声装置。

本发明的有益效果：

针对现有熔钎焊技术存在的问题，如熔融金属在高熔点金属表面的润湿性问题和界面之间产生的脆性金属间化合物等，在一定程度上限制了焊接接头性能的进一步提高，本发明提供了一种超声辅助异种金属搭接熔钎焊的方法，该方法利用超声效应促进了熔钎焊过程中熔融金属在固相母材表面的润湿行为，改善了界面金属间化合物的形貌和分布，同时细化了焊缝凝固组织，去除钎缝内气孔残留，最终使焊接接头性能得到了明显提高。

附图说明

图1为本发明实施例1中超声辅助铝合金/不锈钢TIG填丝搭接熔钎焊示意图；

图2为本发明实施例2中超声辅助铝合金/不锈钢MIG搭接熔钎焊示意图；

图3为本发明实施例3中超声辅助铝合金/不锈钢MIG搭接熔钎焊示意图；

图中，1-高熔点金属板材；2-低熔点金属板材；3-超声头；4-焊枪；41-焊丝。

具体实施方式

下面将结合具体实施例和附图对本发明做进一步详细的说明，但并不限于此。

实施例1

结合图1，一种超声辅助异种金属熔钎焊的方法，包括如下步骤：

(1)对高熔点金属板材1(本实施例为不锈钢板)与低熔点金属板材2(本实施例为铝合金板)的待焊区域进行表面清理，去除表面氧化物和杂质，随后将两种金属板材构成搭接形式固定在工作台上，其中铝合金板在上，不锈钢板在下；

(2)调节焊枪4(本实施例为TIG焊枪)使钨极位于铝合金板搭接区域边缘的正上方，调节焊丝41位于钨极下方，随后调节超声头3使其垂直作用在不锈钢板的上表面，并使超声头3与焊枪4相互平行，调节超声头3与焊枪4的水平距离在合适值(100mm)，保持不变；给超声头3施加合适的压力，保证超声头3在移动过程中始终接触不锈钢板的上表面；

(3)开始焊接，首先启动超声振动装置，随后启动焊枪4；当启动焊枪4后，焊枪4与超声头3同时向前移动；在焊接完成后，先关闭焊枪4，待焊缝凝固后再关闭超声头3，使超声振动停止。

实施例2

结合图2，一种超声辅助异种金属熔钎焊的方法，包括如下步骤：

(1)对高熔点金属板材1(本实施例为不锈钢板)与低熔点金属板材2(本实施例为铝合金板)的待焊区域进行表面清理，去除表面氧化物和杂质，随后将两种金属板材构成搭接形式固定在工作台上，其中铝合金板在上，不锈钢板在下；

(2)调节焊枪4(本实施例为MIG焊枪)使焊丝41位于铝合金板搭接区域边缘的正上方，随后调节超声头3使其垂直作用在不锈钢板的上表面，并使超声头3与焊枪4相互平行，调节超声头3与焊枪4的水平距离在合适值(800mm)，保持不变；给超声头3施加合适的压力，保证超声头3在移动过程中始终接触不锈钢板的上表面；

(3)开始焊接，首先启动超声振动装置，随后启动焊枪4；当启动焊枪4后，焊枪4与超声头3同时向前移动；在焊接完成后，先关闭焊枪4，待焊缝凝固后再关闭超声头3，使超声振动停止。

实施例3

结合图3，一种超声辅助异种金属熔钎焊的方法，包括如下步骤：

(1)对高熔点金属板材1(本实施例为不锈钢板)与低熔点金属板材2(本实施例为铝合金板)的待焊区域进行表面清理，去除表面氧化物和杂质，随后将两种金属板材构成搭接形式固定在工作台上，其中铝合金板在上，不锈钢板在下；

(2)调节焊枪4(本实施例为MIG焊枪)使焊丝41位于铝合金板搭接区域边缘的正上方，随后调节超声头3使其垂直作用在不锈钢板的下表面，并使超声头3与焊枪4处理同轴位置，且相对位置保持不变；给超声头3施加合适的向上的压力，保证超声头3在移动过程中始终接触不锈钢板的下表面；

(3)开始焊接，首先启动超声振动装置，随后启动焊枪4；当启动焊枪4后，焊枪4与超声头3同时向前移动；在焊接完成后，先关闭焊枪4，待焊缝凝固后再关闭超声头3，使超声振动停止。

本发明利用超声效应促进了熔钎焊过程中低熔点熔融金属在高熔点不锈钢表面的润湿行为，改善了界面Fe-Al金属间化合物的形貌和分布，同时细化了焊缝凝固组织，去除钎缝内气孔残留，最终使接头性能得到了明显提高。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。