本技术介绍了一种创新的高强铝合金焊接技术及其设备,该设备集成了弧焊电源、弧焊枪、交变磁场控制电源、励磁线圈、磁芯、脉冲激光器、激光头、送粉器、送粉咀以及表面金属化的陶瓷颗粒等组件。该焊接方法利用脉冲激光与交变磁场的协同效应,结合表面金属化陶瓷颗粒,实现粉末在焊缝中的均匀分布,从而增强焊接强度。通过增强交变磁场和电流对陶瓷颗粒的交互作用力,以及交变磁场产生的电磁力与脉冲激光对熔池的冲击力之间的协同作用,精确控制陶瓷颗粒粉末在熔池中的运动,确保焊缝组织均匀,提高焊缝的整体强度。
背景技术
高强铝合金是指其拉伸强度大于480MPa的铝合金。高强铝合金因其密度低、强度高、耐腐蚀性能好等优点,在轨道交通、航空航天、军事等领域有广泛的应用。因其常在轨道列车车体结构、飞机机身、机翼、装甲车结构框架等高应力负荷的极端环境条件下服役,因此对高强铝合金焊接接头的性能提出了更高的要求。
然而,在高强铝合金的焊接过程中,由于较大的热输入导致强化元素烧损和组织结构状态的转变引发了“焊接接头软化现象”;同时,在冷却过程中元素在晶界处的严重偏析导致焊接接头极易产生“热裂纹缺陷”,软化和裂纹缺陷最终引发焊接接头强度下降,难以满足工程需求。因此焊接过程中常采用添加稀土元素、陶瓷颗粒等方法对焊缝进行冶金调控,提高高强铝合金焊接接头的服役性能,陶瓷颗粒因其高的性价比而受到广泛应用。
为了实现强化用的陶瓷颗粒粉末均匀的分布在熔池中间,中国专利CN111318805B提出通过将待焊母材焊缝对接接口处涂刷高熵合金粉末的激光焊接方法,但这种方式在焊接过程中难以对粉末的受力状态及粉末含量进行精准控制。中国专利CN118204598A提出一种丝粉同步电弧熔化沉积方法,通过丝粉同步焊接的方式将粉末送入熔池,提升了材料焊接过程中的稳定性和焊接接头的力学性能,然而这种方式易发生因粉末质量较轻而大量分布在焊缝顶部位置处,焊缝中下部分难以获得均匀的粉末分布。
实现思路