mm，深度hi为0.6mm。然后将仿生親合强化后镁合金焊接接头参照图15尺寸加工成疲劳试验件，在循环基数为2 X 16次数下，与未经仿生耦合强化的试验件相比，仿生耦合强化疲劳强度提高46.8%。
[0066]实施例6
[0067]参照图7，利用激光束在热影响区2表面制备条纹状仿生耦合单元5，其中条纹状仿生親合单元5与焊接方向夹角α为90°，条纹的宽度W2为0.5mm，沿焊接方向分布间距S2为2mm，深度112为0.5mm。然后将仿生耦合强化后镁合金焊接接头参照图15尺寸加工成疲劳试验件，在循环基数为2 X 16次数下，与未经仿生耦合强化的试验件相比，仿生耦合强化疲劳强度提尚11.8 %。
[0068]实施例7
[0069]参照图8，利用激光束在热影响区2表面制备网格状仿生耦合单元6，其中网格状仿生耦合单元6与焊接方向夹角α为90°，网格中每条条纹的宽度《2为0.5mm，相邻两条纹沿焊接方向分布间距S2为3mm，沿对接方向分布间距S2 ’为Imm，深度h2为0.5mm。然后将仿生親合强化后镁合金焊接接头参照图15尺寸加工成疲劳试验件，在循环基数为2 X 16次数下，与未经仿生耦合强化的试验件相比，仿生耦合强化疲劳强度提高18.8%。
[0070]实施例8
[0071]参照图9，利用激光束在焊缝3和热影响区2表面制备条纹状仿生耦合单元5，其中条纹状仿生耦合单元5与焊接方向夹角α为90°，条纹状仿生耦合单元3在焊缝4表面的条纹宽度Wi为1mm，沿焊接方向分布间距Si为3mm，深度hi为0.6mm，条纹状仿生親合单元3在热影响区2表面的条纹宽度W2为1mm，沿焊接方向分布间距S2为3mm，深度h2为0.6mm。然后将仿生耦合强化后镁合金焊接接头参照图15尺寸加工成疲劳试验件，在循环基数为2 X 16次数下，与未经仿生耦合强化的试验件相比，仿生耦合强化疲劳强度提高55.6%。
[0072]实施例9
[0073]参照图10，利用激光束在焊缝3和热影响区2表面制备网格状仿生耦合单元6，其中网格状仿生耦合单元6与焊接方向的夹角α为90°，网格状仿生耦合单元6在焊缝3表面的条纹宽度Wi为I mm，沿焊接方向分布间距s I为3mm，沿对接方向的分布间距s I ’为I mm，深度h I为
0.6mm，网格状仿生親合单元6在热影响区2表面的条纹宽度W2为1_，沿焊接方向分布间距S2为3mm，沿对接方向的分布间距S2’为1mm，深度h2为0.6mm。然后将仿生親合强化后镁合金焊接接头参照图15尺寸加工成疲劳试验件，在循环基数为2 X 16次数下，与未经仿生耦合强化的试验件相比，仿生耦合强化疲劳强度提高69.5%。
[0074]实施例10
[0075]参照图12，利用激光束在焊缝3表面制备点状仿生耦合单元4，在热影响区2表面制备条纹状仿生親合单元5，其中点状仿生親合单元4直径di为Imm，沿焊接方向分布间距Si为3mm，沿对接方向间距Si ’为3_，深度hi为0.5mm ；条纹状仿生親合单元5与焊接方向之间的夹角α为90°，条纹的宽度W2为0.8mm，沿焊接方向分布间距S2为3mm，深度h2为0.6mm。然后将仿生耦合强化后镁合金焊接接头参照图15尺寸加工成疲劳试验件，在循环基数为2X 16次数下，与未经仿生耦合强化的试验件相比，仿生耦合强化疲劳强度提高35.3%。
[0076]以上实施例举例说明，其它实施方式不再一一赘述。
[0077]经过上述测试可知，本发明通过激光束在焊缝3或/和热影响区2表面制备仿生耦合单元，激光束处理区域作为硬质相，焊接接头未处理区域作为软质相，硬质相与软质相具有不同的性能，利用激光束在金属材料焊接接头处进行仿生设计，激光束处理区域组织细化且力学性能提高，可有效抑制在交变载荷下疲劳裂纹的萌生，且激光束处理区域作为硬质相可有效阻滞疲劳裂纹的扩展，与其他方法相比，不仅可以抑制裂纹的萌生，同时可以阻止裂纹的扩展，从而有效地提高镁合金焊接结构的服役寿命。另外，改变激光束加工路径可在焊接接头上形成不同的形貌，从而改善金属材料焊接接头在交变载荷条件下疲劳性能。
[0078]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
【主权项】
1.一种采用仿生耦合强化金属材料焊接接头的方法，其特征在于，包括: 步骤一:于金属材料的对接部位处焊接，焊接后形成焊接接头，所述焊接接头包括焊缝和位于所述焊缝两侧的热影响区； 步骤二:对焊接接头进行打磨去除焊接余高； 步骤三:利用激光束在所述焊缝或/和所述热影响区制备仿生耦合单元。2.根据权利要求1所述的采用仿生耦合强化金属材料焊接接头的方法，其特征在于:所述仿生親合单元在所述焊缝或/和所述热影响区沿焊接方向和垂直于焊接方向的对接方向成排成列规则分布。3.根据权利要求2所述的采用仿生耦合强化金属材料焊接接头的方法，其特征在于:所述仿生耦合单元分别为点状或条纹状或网格状或上述三种中任意两者的组合。4.根据权利要求3所述的采用仿生耦合强化金属材料焊接接头的方法，其特征在于:分布于所述焊缝的点状仿生耦合单元直径为0.5?5mm，深度为0.3?2mm，相邻两个所述点状仿生親合单元沿焊接方向的间距为0.2?20mm，沿对接方向的间距为0.2?5mm。5.根据权利要求3所述的采用仿生耦合强化金属材料焊接接头的方法，其特征在于:分布于所述热影响区的点状仿生親合单元直径为0.1?2mm，深度为0.1?2mm，相邻两个所述点状仿生親合单元沿焊接方向的间距为0.2?20mm，沿对接方向的间距为0.2?2mm。6.根据权利要求3所述的采用仿生耦合强化金属材料焊接接头的方法，其特征在于:分布于所述焊缝的条纹状或网格状仿生耦合单元在焊缝表面与焊接方向之间的夹角为O?90°，条纹或网格宽度为0.5?5mm，深度为0.3?2mm，相邻两条纹之间沿焊接方向的间距为0.2?20mm，沿对接方向的间距为0.2?5mm。7.根据权利要求3所述的采用仿生耦合强化金属材料焊接接头的方法，其特征在于:分布于所述热影响区的条纹状或网格状仿生耦合单元在热影响区表面与焊接方向之间的夹角为O?90°，条纹或网格宽度为0.1?2mm，深度为0.1?2mm，相邻两条纹之间沿焊接方向的间距为0.2?20mm，沿对接方向的间距为0.2?2mm。8.根据权利要求1所述的采用仿生耦合强化金属材料焊接接头的方法，其特征在于:所述金属材料的焊接方法为钨极惰性气体保护焊。
【专利摘要】一种采用仿生耦合强化金属材料焊接接头的方法，包括步骤一：于金属材料的对接部位处焊接，焊接后形成焊接接头，所述焊接接头包括焊缝和位于所述焊缝两侧的热影响区；步骤二：对焊接接头进行打磨去除焊接余高；步骤三：利用激光束在所述焊缝或/和所述热影响区制备仿生耦合单元。本发明基于耦合仿生原理，利用激光束在金属材料焊接接头进行仿生设计，形成仿生耦合单元，激光束处理区域组织细化且力学性能提高，可有效抑制在交变载荷下疲劳裂纹的萌生，另外激光束处理区域作为硬质相可有效阻滞疲劳裂纹的扩展，从而有效地提高金属材料焊接结构的服役寿命。
【IPC分类】B23K9/32, B23K9/167
【公开号】CN105689856
【申请号】CN201610265884
【发明人】孟超, 董鹏, 李刚, 康清海
【申请人】辽宁工程技术大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年4月26日