用于高功率激光焊接成形的复合氧化物稳定剂及其应用

本发明属于焊接相关，更具体地，涉及一种用于高功率激光焊接成形的复合氧化物稳定剂及其应用。

背景技术：

1、激光焊接具有焊接速度快、表面质量好、变形小、可焊难熔材料等优点，被广泛应用于航空航天、轨道交通、船舶制造等领域。然而，随着母材板厚的增加，所需激光功率也随之增加。在使用高功率激光单道焊接中厚板材料时，焊接过程稳定性差，底部驼峰、下塌等缺陷易发，仅凭调节焊接参数难以完成焊缝成形调控，无法保证焊缝质量。为了实现高功率激光焊接成形调控，通常采用开坡口、多道焊等辅助手段，但是这些辅助手段中增加了人力成本和时间成本，严重制约了生产效率的提高。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于高功率激光焊接成形的复合氧化物稳定剂及其应用，有效增强千瓦级和万瓦级激光焊接过程中的稳定性，从而有效抑制下塌和底部驼峰，实现对厚度大于等于10mm的中厚板的单道焊，获得良好的成形焊缝。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于高功率激光焊接成形的复合氧化物稳定剂，所述复合氧化物稳定剂由fe2o3、cr2o3、tio2、sio2、zno五种粉末颗粒组成，且只含有这五种成分，其重量配比分别为fe2o3：25-35％、cr2o3：30-40％、tio2：15-20％、sio2：6-10％、zno：6-10％。

3、优选的，五种粉末颗粒的粒度均小于200目。

4、本申请第二方面提供了一种用于高功率激光焊接成形的复合氧化物稳定剂的应用，将所述复合氧化物稳定剂用于中厚板的单道焊中，所述中厚板的厚度大于等于10mm。

5、优选的，采用所述复合氧化物稳定剂进行焊接时的激光功率为千瓦级或万瓦级。

6、本申请第三方面提供了一种用于高功率激光焊接成形的复合氧化物稳定剂的焊接方法，包括：采用有机溶剂混合所述复合氧化物稳定剂，调成糊状，将糊状物涂覆在待焊件的对接面上，烘干后采用千瓦级或万瓦级激光进行焊接。

7、优选的，糊状物的涂覆量为3～12mg/cm2。

8、优选的，所述有机溶剂为无水乙醇。

9、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的一种用于高功率激光焊接成形的复合氧化物稳定剂及其应用主要具有以下有益效果：

10、1.本申请中氧化物组合可以涂覆在焊接母材的对接面，有效增强千瓦级和万瓦级激光焊接过程中的稳定性，从而有效抑制下塌和底部驼峰，实现对厚度大于等于10mm的中厚板的单道焊，获得良好的成形焊缝。

11、2.zno在高功率激光焊接中对于下塌和底部驼峰的抑制效果最好，但是不易涂敷均匀，且会产生大量飞溅；sio2在高功率激光电弧复合焊中成形调控作用最好，但是干燥后极易脱落，且在高功率激光焊接中调控作用较差；tio2对于焊缝成形调控的作用最为稳定，但是对于下塌和底部驼峰的抑制效果较差，干燥后也比较容易脱落；fe2o3、cr2o3易涂敷均匀，且干燥后不易脱落，但在激光电弧复合焊中的成形调控作用不显著。5种组分混合后得到的稳定剂，易涂敷均匀，干燥后不易脱落，成形调控作用优异，各方面均表现良好。并且zno对于下塌和底部驼峰的抑制效果、sio2的成形调控作用，以及tio2的“稳定”作用都得到了进一步加强，同时克服了5种组分单独使用时在单激光焊接或复合焊中表现不佳的缺点，使混合物稳定剂适用工艺范围扩大。

12、3.本申请的稳定剂可以实现厚度大于等于10mm甚至达20mm中厚板的单道焊双面成形。

13、4.本发明增强了高功率激光焊接的稳定性，可以扩大工艺窗口，有利于高功率激光焊接工艺在焊接领域的推广应用。

14、5.与开坡口和多道焊相比，本发明提供的技术方案易于实现，应用和推广成本低。

15、6.本发明提供的稳定剂组成成分均为对人体无毒且焊接过程中不产生有毒气体的金属和非金属氧化物，是一种安全环保的技术方案。

16、7.本发明可应用于单激光焊接、激光复合能场焊接、激光填丝焊、激光摆动焊、激光搅拌焊、激光扫描焊等多种激光焊接工艺，适用范围广。

技术特征：

1.一种用于高功率激光焊接成形的复合氧化物稳定剂，其特征在于，所述复合氧化物稳定剂由fe2o3、cr2o3、tio2、sio2、zno五种粉末颗粒组成，且只含有这五种成分，其重量配比分别为fe2o3：25-35％、cr2o3：30-40％、tio2：15-20％、sio2：6-10％、zno：6-10％。

2.根据权利要求1所述的复合氧化物稳定剂，其特征在于，五种粉末颗粒的粒度均小于200目。

3.一种权利要求1或2所述用于高功率激光焊接成形的复合氧化物稳定剂的应用，其特征在于，将所述复合氧化物稳定剂用于中厚板的单道焊中，所述中厚板的厚度大于等于10mm。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，采用所述复合氧化物稳定剂进行焊接时的激光功率为千瓦级或万瓦级。

5.一种权利要求1或2所述用于高功率激光焊接成形的复合氧化物稳定剂的焊接方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的焊接方法，其特征在于，糊状物的涂覆量为3～12mg/cm2。

7.根据权利要求5所述的焊接方法，其特征在于，所述有机溶剂为无水乙醇。

技术总结
本发明属于焊接相关技术领域，其公开了一种用于高功率激光焊接成形的复合氧化物稳定剂及其应用，所述复合氧化物稳定剂由Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、Cr<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、TiO<subgt;2</subgt;、SiO<subgt;2</subgt;、ZnO五种粉末颗粒组成，且只含有这五种成分，其重量配比分别为Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;：25‑35％、Cr<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;：30‑40％、TiO<subgt;2</subgt;：15‑20％、SiO<subgt;2</subgt;：6‑10％、ZnO：6‑10％。本申请有效增强千瓦级和万瓦级激光焊接过程中的稳定性，从而有效抑制下塌和底部驼峰，实现对厚度大于等于10mm的中厚板的单道焊，获得良好的成形焊缝。

技术研发人员：蒋平,肖凌云,耿韶宁,靳军,徐凯钦
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4