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1、设计·研究《电加工与模具》2008年第1期3黄铜2紫铜异种材料激光焊接试验研究董鹏,皮友东,肖荣诗(北京工业大学激光工程研究院,北京100022)摘要:采用2000WNd:YAG激光器焊接壁厚1.1mm的黄铜与壁厚1.5mm的紫铜搭接接头管材。研究结果表明:黄铜由于富含低熔沸点合金元素锌,易于实现激光深熔焊接,其深熔阈值低于铝合金。紫铜对YAG激光的反射率极高,虽然焊接困难,但采用黄铜在上、紫铜在下的搭接接头形式,激光束则深入到紫铜基体内部实现了深熔焊接。在合适的工艺参数下,可得到成形良好的焊接接头。关键词:激光焊接;异种金属;黄铜;紫铜中图分类号:TG456.7Exper
2、imentResearchonLaserBeamWeldingofdissimilarmetalsbetweenBrassandCopperDongPeng,PiYoudong,XiaoRongshi(BeijingTechnologicalUniversity,Beijing100022,China)Abstract:ACWNd:YAGlaserwithaoutputpowerof2kWwasusedtoweldoverlapjointbe2tweenbrasstubewithathicknessof1.1mmandcoppertubewithathicknessof1.
3、5mm.Itisfoundthatthepenetrationthresholdforbrassisevenlowerthanthoseforaluminumalloys,resultingfromthefactthatthereisrichofzincelementwithlowmeltingandevaporatingpointsinbrass.Thoughitisdifficultinlaserweldingofcopperduetoitshighreflectivityandthermalconductivity,thelaserbeampenetratesinto
4、thecoppersubstrateadoptingajointwithbrassoverlappingcopper.Weldswithuniformappearancesandgoodformationsareobtained,andtheburstpressurereachesthemaximumundertheoptimalparameters.Keywords:laserwelding;dissimilarmetal;brass;copper随着现代工业的高速发展,在航空航天、电子、由于黄铜与紫铜均属于导热较高的材料且在物汽车、制冷等工业中,会大量应用到紫铜与黄铜复
5、合理性质特别是在线膨胀系数和收缩率等方面存在较形成的零部件结构。黄铜-紫铜异种金属的结构零大的差异(表1),使得黄铜与紫铜的相互焊接具有件,一方面兼顾了黄铜易于熔铸加工和优良的机械一定难度。目前工业生产中黄铜与紫铜的焊接大部性能,一方面又兼顾了紫铜良好的塑性和导热性。分采用的是钎焊。但钎焊存在效率低、加热时间长、黄铜与紫铜异种金属的焊接技术是实现黄铜-紫铜钎缝金属晶粒粗大、钎焊接头强度较低、钎剂的残渣异种金属零部件与结构不可缺少的关键技术和重要具有腐蚀性、焊后要进行严格清洗等不足。手段[1]。表1黄铜与紫铜的部分物理性质导热系数/W·(m·K)-1线胀系数/金属20～100
6、℃收缩率/%收稿日期:2007-09-1420℃1000℃(10-6K-1)基金项目:国家教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET2紫铜393.6326.616.44.700420204);北京工业大学111人才工程资助项目。黄铜108.9-20.61.77第一作者简介:董鹏,男,1983年生,博士研究生。3第12届全国特种加工学术会议优秀论文随着现代激光制造技术的发展,激光焊接逐渐—43—《电加工与模具》2008年第1期设计·研究在工业领域中得到广泛的应用。针对铜及其合金的激光焊接,国内外的学者已开展了一些研究。Braunsteiner等人采用大功率高光束质量二氧化
7、碳激光器分别对黄铜与紫铜两种材料进行了对接焊接试验研究,为了增激光吸收率,试验中对紫铜的表面进行了粗糙化及涂敷石墨的处理,黄铜表面进行了[2]粗糙化处理,取得了成形较为良好的焊缝。清华大学的王振家等人,对H62黄铜的激光焊接性进行了研究。试验结果表明在焊接过程中线能量过大会图1试验布置示意图导致焊缝凹陷加剧,焊缝的硬度与强度下降;大功率HCl(36%)+10mLHNO3(65%)+5gFeCl3+100和大速度下焊缝的热裂倾向增大。在焊接中采用夹mLH2O,采用OlympusPM3型光学金相显微镜对[3]片和盖片的
