一種鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料及其制備方法，該鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料由粉體材料與粘結(jié)劑混合后再經(jīng)壓制、烘焙而得，所述粉體材料包括下列配比的組分：氟硅酸鈉30-34%、電熔鎂砂24-26%、白剛玉粉20-22%、螢石7-9%、金紅石6-8%及硅微粉6-8%，以上配比為重量百分比。本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)，且制備的鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料孔隙率小，能有效降低鋁合金薄板焊接過程中產(chǎn)生的缺陷。
【專利說明】一種鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料及其制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]用鋁合金薄板制造工業(yè)機(jī)箱、機(jī)電機(jī)柜產(chǎn)品不僅外形美觀，而且耐腐蝕性良好，在惡劣環(huán)境下使用壽命長(zhǎng)。目前在工業(yè)機(jī)箱、機(jī)電柜制造業(yè)中激光焊焊接施工量比較多。激光焊焊接具有焊接質(zhì)量好、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。采用一般激光焊接方法時(shí)激光焊的能量集中，焊接過程中會(huì)產(chǎn)生大量金屬蒸汽，同時(shí)鋁合金液態(tài)下溶解的氫含量高，這造成激光焊接鋁合金薄板過程中常出現(xiàn)氣孔。氣孔不僅使焊縫的有效截面積減小，還會(huì)造成應(yīng)力集中，使焊縫的強(qiáng)度與韌性顯著降低，對(duì)焊接接頭的性能帶來不利影響。而采用激光深熔穿透焊能提供氣體逸出通道，可防止金屬蒸汽、氫氣密封于液態(tài)焊縫金屬中，避免氣孔產(chǎn)生，但鋁合金薄板采用激光深熔穿透焊時(shí)常會(huì)形成焊瘤，如圖1所示。對(duì)于不填絲的鋁合金薄板激光焊，焊縫產(chǎn)生焊瘤的同時(shí)還存在焊縫金屬凹坑。焊瘤、凹坑不僅影響外形美觀，而且存在應(yīng)力集中，降低接頭的強(qiáng)度，影響產(chǎn)品使用性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料及其制備方法，工藝簡(jiǎn)單，所制備的鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料焊接時(shí)用于焊縫背面，通過強(qiáng)制成形獲得外觀平滑的焊縫，而且可反復(fù)使用。
[0004]解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料由粉體材料與粘結(jié)劑混合后再經(jīng)壓制、烘焙而得，所述粉體材料包括下列配比的組分:
[0005]
氟硅酸鈉 30-34%
電熔鎂砂 24-26%
白剛玉粉 20-22%
螢石7-9%
金紅石6-8%
硅微粉6-8%
[0006]以上配比為重量百分比。
[0007]優(yōu)選的是，所述氟硅酸鈉含Na2SiF6≥99%，電熔鎂砂含MgO≥97%，白剛玉粉含Al2O3≥98.5%,螢石含CaF2≥98%,金紅石含TiO2≥98%,硅微粉含SiO2≥99.8%,以上比例均為重量百分比，所述粉體材料的粒度為40-60目(250-380μπι)。為了粉體材料充分混合，可將各組分按比例稱取后放入球磨機(jī)中粉碎。
[0008]本發(fā)明鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料中含有氟化物氟硅酸鈉、螢石，焊接過程中氟化物分解出氟，氟與氫結(jié)合形成HF，除去液態(tài)鋁合金中的氫，減少氣孔現(xiàn)象。此外還含有金紅石、電熔鎂砂，可改變液態(tài)鋁合金的粘度。同時(shí)鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料的熱傳導(dǎo)速率比鋁合金小，有利于氣體逸出，避免氣孔產(chǎn)生。
[0009]優(yōu)選的是，所述粘結(jié)劑為體積比為1:3的鉀水玻璃與鈉水玻璃的混合液，混合液波美度為37-38。粘結(jié)劑只起到粘接作用，并不能改變鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料的性能。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所制備的鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料尺寸為35 X 25 X 10mm 或 38 X 28 X 12mm。
[0011]本發(fā)明還提供了上述鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料的制備方法，其包括以下步驟:
[0012](I)混合:將上述所述的粉體材料攪拌均勻，并加入粘結(jié)劑攪拌均勻，粘接劑加入量以易于成型為準(zhǔn)，得到混合底料；
[0013](2)壓制:將步驟(I)所得混合底料置于模具中，在85_90MPa的壓力條件下壓制成坯料；
[0014](3)烘焙:將步驟(2)所得坯料于320-360°C烘焙3_4小時(shí)，然后加熱至680_720°C烘焙2-3小時(shí)，冷卻至室溫得到鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料。
[0015]粘結(jié)劑為液體，能夠使粉體材料團(tuán)成泥狀,便于成型。
[0016]鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料壓制成塊狀，該鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料的使用方法是放置在需要焊接的鋁合金薄板背面，對(duì)準(zhǔn)并固定于焊縫處，在鋁合金薄板正面進(jìn)行激光焊焊接時(shí)托住受熱熔化的液態(tài)鋁合金，具有強(qiáng)制成形作用，因此避免了焊瘤、凹坑的產(chǎn)生，可獲得外觀平滑的焊縫。
[0017]優(yōu)選的是，所述鋁合金薄板厚度為0.8-2.0_。
[0018]本發(fā)明所制備的鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料既可單獨(dú)使用，也可以多塊鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料一起連接使用，而且可以重復(fù)使用。具體使用情況視焊接的焊縫而定。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:采用簡(jiǎn)單易重復(fù)的方法在較低溫度下烘焙制備出鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料，用于鋁合金薄板焊接時(shí)可有效防止鋁合金薄板激光深熔焊焊縫金屬出現(xiàn)氣孔、焊瘤、凹坑等缺陷，確保焊縫成形質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中鋁合金薄板采用激光深熔穿透焊時(shí)焊縫內(nèi)產(chǎn)生的焊瘤放大示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例中所制備的鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料使用原理示意圖。
[0022]圖中:1 一激光焊；2 —鋁合金薄板；3 —鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料?！揪唧w實(shí)施方式】
[0023]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。[0024]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)鋁合金薄板采用激光深熔穿透焊時(shí)，常會(huì)造成焊瘤。[0025]本發(fā)明實(shí)施例所用各種粉體材料粒徑為40-60目。本發(fā)明實(shí)施例中的氟硅酸鈉，含Na2SiF6≥99% ；電熔鎂砂，含MgO≥97%,白剛玉粉，含Al2O3≥98.5%,螢石，含CaF2≥98%,金紅石，含TiO2≥98%，硅微粉，含SiO2≥99.8%，以上比例均為重量百分比。
[0026]實(shí)施例一
[0027]稱取30wt%氟娃酸鈉、26wt%電熔鎂砂、22wt%白剛玉粉、9wt%螢石、6wt%金紅石及7wt%硅微粉混合，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，加入粘結(jié)劑，粘結(jié)劑為體積比為1:3的鉀水玻璃與鈉水玻璃的混合液，混合液波美度為37。粘結(jié)劑加入量以易于在模具中成型為準(zhǔn)。攪拌均勻后放入模具中，在85-90MPa的壓力壓制成坯料。將坯料置于窯爐，以不超過每小時(shí)150°C的加熱速度加熱，在350-360°C烘焙3小時(shí)，然后以不超過每小時(shí)100°C的加熱速度加熱，在710-720°C烘焙3小時(shí)，冷卻至100°C以下出爐，得到鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料。
[0028]本實(shí)施例所制備的鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料的外形尺寸為35 X 25 X 10mm。采用如圖2所示方法，采用激光焊I焊接0.8mm的鋁合金薄板2時(shí)，將鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料3放置在需要焊接的鋁合金薄板2背面，對(duì)準(zhǔn)并固定于焊縫處，在鋁合金薄板2正面進(jìn)行焊接，焊縫處沒有出現(xiàn)氣孔、焊瘤、凹坑等缺陷。
[0029]實(shí)施例二
[0030]稱取34wt%氟娃酸鈉、24wt%電熔鎂砂、20wt%白剛玉粉、8wt%螢石、8wt%金紅石及6wt%硅微粉混合，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，加入粘結(jié)劑，粘結(jié)劑為體積比為1:3的鉀水玻璃與鈉水玻璃的混合液，混合液波美度為38。粘結(jié)劑加入量以易于在模具中成型為準(zhǔn)。攪拌均勻后放入模具中，在85-90MPa的壓力壓制成坯料。將坯料置于窯爐，以不超過每小時(shí)150°C的加熱速度加熱，在320-350°C烘焙4小時(shí)，然后以不超過每小時(shí)100°C的加熱速度加熱，在680-700°C烘焙2小時(shí)，冷卻至100°C以下出爐，得到鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料。
[0031]本實(shí)施例所制備的鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料的外形尺寸為38 X 28 X 12mm。采用與實(shí)施例一相同的方法,用于激光深熔穿透焊技術(shù)焊接2.0mm的招合金薄板時(shí)焊縫處沒有出現(xiàn)氣孔、焊瘤、凹坑等缺陷。
[0032]實(shí)施例三
[0033]稱取32wt%氟娃酸鈉、25wt%電熔鎂砂、21wt%白剛玉粉、7wt%螢石、7wt%金紅石及8wt%硅微粉混合，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，加入粘結(jié)劑，粘結(jié)劑為體積比為1:3的鉀水玻璃與鈉水玻璃的混合液，混合液波美度為38。粘結(jié)劑加入量以易于在模具中成型為準(zhǔn)。攪拌均勻后放入模具中，在85-90MPa的壓力壓制成坯料。將坯料置于窯爐，以不超過每小時(shí)150°C的加熱速度加熱，在330-350°C烘焙4小時(shí)，然后以不超過每小時(shí)100°C的加熱速度加熱，在700-720°C烘焙3小時(shí)，冷卻至100°C以下出爐，得到鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料。
[0034]本實(shí)施例所制備的鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料的外形尺寸為38 X 28 X 12mm。采用與實(shí)施例一相同的方法,用于激光深熔穿透焊技術(shù)焊接2.0mm的招合金薄板時(shí)焊縫處沒有出現(xiàn)氣孔、焊瘤、凹坑等缺陷。
[0035]由以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以了解本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中鋁合金薄板采用激光深熔穿透焊時(shí)易出現(xiàn)各種明顯焊接缺陷的問題，能確保獲得成形美觀的焊縫，提高焊縫成形質(zhì)量。
[0036]可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料，由粉體材料與粘結(jié)劑混合后再經(jīng)壓制、烘焙而得，其特征在于所述粉體材料包括下列配比的組分:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料，其特征在于所述氟硅酸鈉含Na2SiF6 ≥ 99%，電熔鎂砂含MgO ≥ 97%，白剛玉粉含Al2O3 ≥ 98.5%，螢石含CaF2≥98%，金紅石含TiO2≥98%，硅微粉含SiO2≥99.8%，以上比例均為重量百分比，所述粉體材料的粒度為40-60目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料，其特征在于所述粘結(jié)劑為體積比為1:3的鉀水玻璃與鈉水玻璃的混合液，混合液波美度為37-38。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料，其特征在于所述鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料尺寸為35 X 25 X IOmm或38 X 28 X 12mm。
5.一種權(quán)利要求1-4任一所述的鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (O混合:將權(quán)利要求1-4任一所述的粉體材料攪拌均勻，并加入粘結(jié)劑攪拌均勻，粘接劑加入量以易于成型為準(zhǔn)，得到混合底料； (2)壓制:將步驟(1)所得混合底料置于模具中，在85-90MPa的壓力條件下壓制成坯料； (3)烘焙:將步驟(2)所得坯料于320-360°C烘焙3_4小時(shí)，然后加熱至680_720°C烘焙2-3小時(shí)，冷卻至室溫得到鋁合金薄板激光焊輔助焊縫成形材料。
【文檔編號(hào)】B23K35/24GK103506770SQ201310450295
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】廖小文, 余圣甫, 廣愛清 申請(qǐng)人:武漢光谷機(jī)電科技有限公司