本發(fā)明涉及激光加工技術領域，更具體是涉及一種異性材料激光焊接方法。

背景技術：

傳統(tǒng)的激光焊接技術一直無法實現(xiàn)高強度大拉力的異性材料焊接，例如銅材和鋁材、鋁材和不銹鋼、不銹鋼和銅的激光焊接，由于不同材料間的熔點相差較大，導致激光對材料進行加熱，不同材料的相熔結合性差，導致不同材料的熔接部分不能形成很好的金相，導致結合部分的機械性能較差。因此，激光在不同材料的焊接上一直無法代替一些傳統(tǒng)加焊料焊接。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術之不足而提供的一種不僅操作方便，穩(wěn)定性好，焊接結合點的強度大的異性材料激光焊接方法。

本發(fā)明是采用如下技術解決方案來實現(xiàn)上述目的：一種異性材料激光焊接方法，其特征在于，它是根據(jù)需要焊接的材料選擇合適能量密度、波長、脈沖的激光器作為異性材料焊接的熱源，在不同的材料焊接時，激光先入射到熔點相對較高的材料上，再穿透到低熔點材料上，通過激光作用在兩種異性材料上形成金屬毛刺；激光焊接兩種異性材料時，其激光作用軌跡為有一定光斑重疊率的弧形軌跡，這樣的激光焊接軌跡可以有效增加焊接后的金屬倒刺密度，從而增大接觸面積，提供所需要的兩種材料結合所需要的拉力和推力。

作為上述方案的進一步說明，激光器的激光是要求選擇其能量密度能夠滿足能穿透兩層需要焊接的材料。

進一步地，激光波長是針對需要焊接材料的吸收峰進行選擇，從而大大優(yōu)化材料對激光能量的吸收，從而提高焊接強度。

進一步地，激光器的脈沖長度的選擇從時間上決定了激光對材料的作用時間，由于不同材料對激光都有一定的反射率，使用短或者超短高峰值的脈沖激光對材料進行作用。

優(yōu)選地，需要焊接的材料為0.2mm的304不銹鋼和0.5mm的3003鋁時；激光器采用50W 3ns單模脈沖光纖激光器，激光焊接過程采用圓圈填充軌跡，其結合點的強度大于兩種母材本身的強度。

本發(fā)明采用上述技術解決方案所能達到的有益效果是：

1、本發(fā)明采用選擇合適能量密度、波長的脈沖激光器，激光器作為異性材料焊接的熱源，在不同的材料焊接時，激光先入射到熔點相對較高的材料上，再穿透到低熔點材料上，通過激光作用在兩種異性材料上形成金屬毛刺；激光焊接兩種異性材料時，其激光作用軌跡為有一定光斑重疊率的弧形軌跡，這樣的激光焊接軌跡可以有效增加焊接后的金屬倒刺密度，從而增大接觸面積，提供所需要的兩種材料結合所需要的拉力和推力。

2、本發(fā)明采用合適能量密度、波長的脈沖激光器，其能量密度的選擇決定了激光是否能穿透兩層需要焊接的材料，從而決定了強度；激光波長的選擇主要是針對不同材料對激光的吸收光譜不一樣，針對需要焊接材料的吸收峰選擇激光波長，從而大大優(yōu)化材料對激光能量的吸收，從而提高焊接強度；激光脈沖長度的選擇從時間上決定了激光對材料的作用時間，由于不同材料對激光都有一定的反射率，使用短或者超短高峰值脈沖激光對材料進行作用，有效解決不同金屬之間焊接容易出現(xiàn)裂紋，焊接不牢的問題。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本技術方案作詳細的描述。

本發(fā)明是一種異性材料激光焊接方法，它是根據(jù)需要焊接的材料選擇合適能量密度、波長、脈沖的激光器作為異性材料焊接的熱源，在不同的材料焊接時，激光先入射到熔點相對較高的材料上，再穿透到低熔點材料上，通過激光作用在兩種異性材料上形成金屬毛刺；激光焊接兩種異性材料時，其激光作用軌跡為有一定光斑重疊率的弧形軌跡，這樣的激光焊接軌跡可以有效增加焊接后的金屬倒刺密度，從而增大接觸面積，提供所需要的兩種材料結合所需要的拉力和推力。

本實施例中，采用的焊接材料：0.2mm 304不銹鋼和0.5mm 3003鋁；激光器采用50W 3ns單模脈沖光纖激光器，激光焊接過程以圓圈填充軌跡；實驗結果表明，結合點的強度大于兩種母材本身強度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，在不同的材料焊接時，因為高熔點材料需要吸收更多的激光能量，因此要提高不同材料的最后焊接強度，必須先給高熔點的材料提供能量，然后激光穿透高熔點材料再給低熔點材料作用能量。激光作用在兩種異性材料上形成金屬毛刺，這也是本發(fā)明的脈沖激光異性材料焊接的關鍵點，脈沖寬度和能量都合適的激光在穿過第一層高熔點材料時會先形成熔池，然后激光穿過該層材料作用在下層低熔點材料時會讓下層材料瞬間沸騰和氣化并類似火山噴發(fā)一樣倒噴到第一層材料的熔池中，然后在激光作用完的短時間內兩種材料都固化，最后兩種材料的激光作用點上形成了大量的混合的大大小小的材料毛刺和倒鉤，從而把另外一種材料跟自己的母材鉚接在一起，這里提供兩種材料之間結合力的就是兩種材料之間的毛刺，而不是傳統(tǒng)激光焊接的焊接后形成的合金的機械特性拉力。激光異性材料時的激光作用軌跡為畫圈、繞線等有一定光斑重疊率的弧形軌跡，這樣的激光焊接軌跡可以有效增加焊接后的金屬倒刺密度，從而增大接觸面積，提供所需要的兩種材料結合所需要的拉力和推力，解決現(xiàn)有技術中，不同金屬之間焊接容易出現(xiàn)裂紋，焊接不牢的問題。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。