一種基于光纖的泡沫鋁焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于泡沫鋁焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體提供了一種基于光纖的泡沫鋁焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 泡沫鋁是在鋁或鋁合金基體中分布大量連通或不連通孔洞的多功能輕質(zhì)材料，具 有孔隙率高、比強(qiáng)度高、比剛度大、阻尼減震性能好、耐腐蝕、耐高溫、無毒、易加工等一系列 優(yōu)良性能，被廣泛應(yīng)用到航空航天、交通運(yùn)輸、機(jī)械、建筑和石油化工等領(lǐng)域。泡沫鋁焊接是 泡沫鋁工程應(yīng)用中必須解決的技術(shù)問題。當(dāng)前的各種泡沫鋁焊接技術(shù)存在以下主要缺陷： 一是能夠焊接的泡沫鋁截面尺寸小;而是能夠焊接的泡沫鋁構(gòu)件尺寸和泡沫鋁截面尺寸受 加熱設(shè)備容量的限制;三是焊接泡沫鋁能耗成本高。實現(xiàn)超大截面低能耗的泡沫鋁焊接，并 且擺脫泡沫鋁焊接受加熱設(shè)備容量限制的局限是人們一直期望的新型泡沫鋁焊接技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為了解決泡沫鋁焊接問題，特提供了一種基于光纖的泡沫鋁焊接方法。
[0004] 本發(fā)明是通過下述方案予以實現(xiàn)的：一種基于光纖的泡沫鋁焊接方法，所述方法 的過程為： 步驟一:對左右泡沫鋁材料作去銹除污處理，先用體積比為1:3.1的氯化鋅水溶液除去 沫鋁焊接面的氧化層，然后用水清洗，烘干； 步驟二:制備包含光纖的泡沫鋁毛坯件，泡沫鋁毛坯件中光纖端點每立方厘米不少于1 個； 步驟三：用待焊接的左右泡沫鋁夾住包含光纖的泡沫鋁毛坯件，并在左右泡沫鋁上施 加不小于13MPa的預(yù)緊力； 步驟四：用激光器通過光纖對泡沫鋁毛坯件加熱，加熱時間計算公式
，.其中W是激光器的輸出功率密度(kw/mm2)，S是所有光纖端點的橫截面積 (mm2)，n是光纖端點數(shù)量，Δ T是計劃提高的溫度(K)，C是包含光纖的泡沫鋁毛坯件的比熱 (J/(kg · K))，m是包含光纖的泡沫鋁毛坯件的質(zhì)量與光纖端點數(shù)量的比值(kg); 步驟五:在空氣中冷卻至室溫，清除焊縫中溢出的泡沫鋁，除去施加在左右泡沫鋁上的 預(yù)緊力。
[0005] 本發(fā)明以通過激光器和光纖實現(xiàn)了超大截面泡沫鋁的低能耗焊接，克服了傳統(tǒng)焊 接方法的缺陷和不足。超大截面低能耗泡沫鋁焊接方法簡單易用廉價，對焊接環(huán)境要求很 低，具有廣闊的工程應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價值。
【附圖說明】
[0006] 圖1是應(yīng)用【具體實施方式】制備包含光纖的泡沫鋁毛坯件的示意圖；圖2是應(yīng)用具體 實施方式焊接泡沫鋁的示意圖。圖1中標(biāo)注：1光纖、2包含光纖的泡沫鋁毛坯件。圖2中標(biāo)注： 1光纖、2包含光纖的泡沫鋁毛坯件、3泡沫鋁。
【具體實施方式】
[0007] 【具體實施方式】一:一種基于光纖的泡沫鋁焊接方法，所述方法的過程為： 步驟一:對左右泡沫鋁材料作去銹除污處理，先用體積比為1: 3.1的氯化鋅水溶液除去 沫鋁焊接面的氧化層，然后用水清洗，烘干； 步驟二:制備包含光纖的泡沫鋁毛坯件，泡沫鋁毛坯件中光纖端點每立方厘米不少于1 個； 步驟三：用待焊接的左右泡沫鋁夾住包含光纖的泡沫鋁毛坯件，并在左右泡沫鋁上施 加不小于13MPa的預(yù)緊力； 步驟四：用激光器通過光纖對泡沫鋁毛坯件加熱，加熱時間計算公式
，其中W是激光器的輸出功率密度(kw/mm2)，S是所有光纖端點的橫截面積 (mm2)，n是光纖端點數(shù)量，△ T是計劃提高的溫度(K)，C是包含光纖的泡沫鋁毛坯件的比熱 (J/(kg · K))，m是包含光纖的泡沫鋁毛坯件的質(zhì)量與光纖端點數(shù)量的比值(kg); 步驟五:在空氣中冷卻至室溫，清除焊縫中溢出的泡沫鋁，除去施加在左右泡沫鋁上的 預(yù)緊力。
【具體實施方式】 [0008] 二:本是對一所述的一種基于光纖的泡 沫鋁焊接方法的進(jìn)一步說明，步驟二所述的包含光纖的泡沫鋁毛坯各組分比例為:碳酸鋇 為5wt. %，余量為鋁合金粉末，碳酸鋇的粒度為700目，光纖為石英光纖。
【具體實施方式】 [0009] 三:本是對一所述的一種基于光纖的泡 沫鋁焊接方法的進(jìn)一步說明，步驟二所述的包含光纖的泡沫鋁毛坯的制作過程:將碳酸鋇 顆粒和鋁合金粉末放入厚度為3厘米的板型模具中，在中間按每平方厘米1個光纖端點的間 隔插入光纖，然后將3厘米的厚度壓縮至0.5厘米。
【具體實施方式】 [0010] 三:本是對一所述的一種基于光纖的泡 沫鋁焊接方法的進(jìn)一步說明，步驟二所述的包含光纖的泡沫鋁毛坯可根據(jù)焊縫的寬度由多 塊0.5厘米厚的多塊板型泡沫鋁毛坯疊合而成。
[0011] 【具體實施方式】三:本【具體實施方式】是對【具體實施方式】一所述的一種基于光纖的泡 沫鋁焊接方法的進(jìn)一步說明，步驟四所述的光纖在插入泡沫鋁坯料前光纖端點都要作吸光 涂層的黑化處理，可刷碳素墨汁、膠體石墨、粉狀金屬氧化物、黑色丙烯酸和氨基屏光漆。
【主權(quán)項】
1. 一種基于光纖的泡沫侶焊接方法，其特征是:所述方法的過程為： 步驟一:對左右泡沫侶材料作去誘除污處理，先用體積比為1:3.1的氯化鋒水溶液除去 沫侶焊接面的氧化層，然后用水清洗，烘干； 步驟二:制備包含光纖的泡沫侶毛巧件，泡沫侶毛巧件中光纖端點每立方厘米不少于1 個； 步驟用待焊接的左右泡沫侶夾住包含光纖的泡沫侶毛巧件，并在左右泡沫侶上施 加不小于13MPa的預(yù)緊力； 步驟四：用激光器通過光纖對泡沫侶毛巧件加熱，加熱時間計算公式其中W是激光器的輸出功率密度化w/mm2)，S是所有光纖端點的橫截面積 (mm2)，n是光纖端點數(shù)量，A T是計劃提高的溫度化），C是包含光纖的泡沫侶毛巧件的比熱 (JAkg ? K))，m是包含光纖的泡沫侶毛巧件的質(zhì)量與光纖端點數(shù)量的比值化g); 步驟五:在空氣中冷卻至室溫，清除焊縫中溢出的泡沫侶，除去施加在左右泡沫侶上的 預(yù)緊力。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖的泡沫侶焊接方法，其特征在于步驟二所述的 包含光纖的泡沫侶毛巧各組分比例為:碳酸領(lǐng)為5wt. %，余量為侶合金粉末，碳酸領(lǐng)的粒度 為700目，光纖為石英光纖。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖的泡沫侶焊接方法，其特征在于步驟二所述的 包含光纖的泡沫侶毛巧的制作過程:將碳酸領(lǐng)顆粒和侶合金粉末放入厚度為3厘米的板型 模具中，在中間按每平方厘米1個光纖端點的間隔插入光纖，然后將3厘米的厚度壓縮至0.5 厘米。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖的泡沫侶焊接方法，其特征在于步驟二所述的 包含光纖的泡沫侶毛巧可根據(jù)焊縫的寬度由多塊0.5厘米厚的多塊板型泡沫侶毛巧疊合而 成。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖的泡沫侶焊接方法，其特征在于步驟四所述的 光纖在插入泡沫侶巧料前光纖端點都要作吸光涂層的黑化處理，可刷碳素墨汁、膠體石墨、 粉狀金屬氧化物、黑色丙締酸和氨基屏光漆。
【專利摘要】一種基于光纖的泡沫鋁焊接方法，屬于泡沫鋁焊接技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種通過激光器和光纖解決超大截面泡沫鋁的低能耗焊接問題的方法。本發(fā)明所述的方法：對待焊接的泡沫鋁截面去銹除污，并制備包含光纖的泡沫鋁毛坯件，然后施加預(yù)緊力使待焊接的泡沫鋁夾住包含光纖的泡沫鋁毛坯件，再用激光器通過光纖對泡沫鋁毛坯件加熱，最后在空氣中冷卻至室溫，清除焊縫中溢出的泡沫鋁，除去施加在左右泡沫鋁上的預(yù)緊力完成焊接，同時提供了加熱時間的經(jīng)驗公式。本發(fā)明為超大截面泡沫鋁的低能耗焊接技術(shù)走向?qū)嵱没於嘶A(chǔ)。
【IPC分類】B23K101/02, B23K26/21, B23K103/10, B23K26/60
【公開號】CN105499800
【申請?zhí)枴緾N201610029927
【發(fā)明人】程濤
【申請人】程濤
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年3月7日