一种异种材料螺旋摆动焊接方法

本发明涉及焊接工艺领域，具体涉及一种异种材料螺旋摆动焊接方法。

背景技术：

1、随着运载装备轻量化技术的要求，高强轻质材料得到了广泛应用，在选材时会根据功能需求选择不同种类的合金，结合异种材料高强度、耐腐蚀和制造性能优异等优点，以满足结构性能要求。然而，异种材料焊接性能差异巨大，容易引起气孔、液化裂纹和晶粒粗大等焊接缺陷，对焊接方法提出了挑战。

2、以新能源车辆铝合金电池托盘为例，对于形状极为复杂的结构通常用铸造铝合金，而对于结构简单的部分常用型材铝合金。由于型材铝合金和铸造铝合金化学成分、物理特性及焊接特性等都有所差异，焊接接头中型材铝合金侧熔合线附近易出现液化裂纹和晶粒粗大等缺陷，铸造铝合金侧熔合线附近存在大量小尺寸密集型氢气孔缺陷，且型材铝合金和铸造铝合金焊接接头整体气孔率偏高。氢气孔缺陷降低了焊缝的致密性和耐腐蚀性，减小了接头的有效承载面积，容易形成应力集中，从而降低接头强度和韧性；而液化裂纹通常尺寸较小，难以发现，但在服役过程中可能发展成为宏观裂纹，严重影响焊接结构的性能安全。

3、因此，异种材料焊接时对工艺要求极高，需要对焊接热输入量、熔滴过渡过程及焊接熔池状态进行协同调控，以保证焊缝形貌美观成形效果一致，同时避免气孔、液化裂纹等焊接缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种异种材料螺旋摆动焊接方法，以改善现有技术中的异种材料焊接工艺容易引起气孔、液化裂纹和晶粒粗大等焊接缺陷的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种异种材料螺旋摆动焊接方法，包括以下步骤：

3、s10，提供第一型材和第二型材，第一型材所需的焊接热输入量大于第二型材所需的焊接热输入量；

4、s20，将第一型材的一端与第二型材的一端靠近设置，并确定两者之间的焊接线；

5、s30，将一焊枪沿焊接线的直线方向进行螺旋式移动焊接，且焊枪沿焊接线的两侧进行往复摆动运动，以实现异种材料的连接，焊枪在所述第一型材一侧的第一摆动轨迹的长度大于焊枪在第二型材一侧的第二摆动轨迹的长度。

6、优选地，s30步骤中，第一摆动轨迹包括m个第一轨迹单元，第二摆动轨迹包括（m-1）个第二轨迹单元，m为大于1的正整数。

7、优选地，第n个第二轨迹单元的起始点与第n个第一轨迹单元的终止点重合，第n个第二轨迹单元的终止点与第（n+1）个第一轨迹单元的起始点重合；0＜n≤m-1，且n为正整数。

8、优选地，s30步骤中，第一摆动轨迹为第一半圆形以及矩形中的任意一种，第二摆动轨迹为第二半圆形以及三角形中的任意一种；

9、其中，第一半圆形的直径大于第二半圆形的直径。

10、优选地，s30步骤中，当焊枪的摆动轨迹为第一半圆形或者第二半圆形时，摆动轨迹包括圆心角均为60°的第一半圆形段、第二半圆形段以及第三半圆形段，第二半圆段的起始点与第一半圆段的终止点重合，第二半圆段的终止点与第三半圆段的起始点重合；

11、其中，当焊枪摆动至第一半圆形段或者第三半圆形段时，焊枪垂直于焊接平面；当焊枪摆动至第二半圆形段时，焊枪向偏离焊接线的方向倾斜10°。

12、优选地，s30步骤中，第一摆动轨迹的焊接速度与第二摆动轨迹的焊接速度相同。

13、优选地，s30步骤中，当焊枪的焊接路径为第一摆动轨迹时，通入焊枪的电流信号为高能方波脉冲信号；当焊枪的焊接路径为第二摆动轨迹时，通入焊枪的电流信号为短路电流信号。

14、优选地，高能方波脉冲信号的频率为1~1000hz，占空比为5%~95%，平均电流值为10~1000a。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明提供了一种异种材料螺旋摆动焊接方法，上述方法包括以下步骤：首先，提供第一型材和第二型材，第一型材所需的焊接热输入量大于第二型材所需的焊接热输入量；其次，将第一型材的一端与第二型材的一端靠近设置，并确定两者之间的焊接线；最后，将一焊枪沿焊接线的直线方向进行螺旋式移动焊接，且焊枪沿焊接线的两侧进行往复摆动运动，以实现异种材料的连接，焊枪在第一型材一侧的第一摆动轨迹的长度大于焊枪在第二型材一侧的第二摆动轨迹的长度；本发明根据第一型材和第二型材之间的焊接热输入量，焊枪选择摆动轨迹较长的第一摆动轨迹对高焊接热输入量的第一型材进行焊接，同时焊枪选择摆动轨迹较短的第二摆动轨迹对低焊接热输入量的第二型材进行焊接，以通过轨迹-能量同步摆动实现对第一型材和第二型材分别进行热输入量控制，从而使第一型材和第二型材达到相同的成型效果，进一步减少了焊接成型后的焊接缺陷。

技术特征：

1.一种异种材料螺旋摆动焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的异种材料螺旋摆动焊接方法，其特征在于，所述s30步骤中，所述第一摆动轨迹包括m个第一轨迹单元，所述第二摆动轨迹包括（m-1）个第二轨迹单元，m为大于1的正整数。

3.根据权利要求2所述的异种材料螺旋摆动焊接方法，其特征在于，第n个所述第二轨迹单元的起始点与第n个所述第一轨迹单元的终止点重合，第n个所述第二轨迹单元的终止点与第（n+1）个所述第一轨迹单元的起始点重合；0＜n≤m-1，且n为正整数。

4.根据权利要求2所述的异种材料螺旋摆动焊接方法，其特征在于，所述s30步骤中，所述第一摆动轨迹为第一半圆形以及矩形中的任意一种，所述第二摆动轨迹为第二半圆形以及三角形中的任意一种；

5.根据权利要求4所述的异种材料螺旋摆动焊接方法，其特征在于，所述s30步骤中，当所述焊枪的摆动轨迹为第一半圆形或者第二半圆形时，所述摆动轨迹包括圆心角均为60°的第一半圆形段、第二半圆形段以及第三半圆形段，所述第二半圆段的起始点与所述第一半圆段的终止点重合，所述第二半圆段的终止点与所述第三半圆段的起始点重合；

6.根据权利要求2所述的异种材料螺旋摆动焊接方法，其特征在于，所述s30步骤中，所述第一摆动轨迹的焊接速度与所述第二摆动轨迹的焊接速度相同。

7.根据权利要求1所述的异种材料螺旋摆动焊接方法，其特征在于，所述s30步骤中，当所述焊枪的焊接路径为所述第一摆动轨迹时，通入所述焊枪的电流信号为高能方波脉冲信号；当所述焊枪的焊接路径为所述第二摆动轨迹时，通入所述焊枪的电流信号为短路电流信号。

8.根据权利要求7所述的异种材料螺旋摆动焊接方法，其特征在于，所述高能方波脉冲信号的频率为1~1000hz，占空比为5%~95%，平均电流值为10~1000a。

技术总结本发明提供了一种异种材料螺旋摆动焊接方法，上述方法包括以下步骤：首先，提供第一型材和第二型材，第一型材所需的焊接热输入量大于第二型材所需的焊接热输入量；其次，将第一型材的一端与第二型材的一端靠近设置，并确定两者之间的焊接线；最后，将一焊枪沿焊接线的直线方向进行螺旋式移动焊接，且焊枪沿焊接线的两侧进行往复摆动运动，以实现异种材料的连接，焊枪在第一型材一侧的第一摆动轨迹的长度大于焊枪在第二型材一侧的第二摆动轨迹的长度；本发明通过轨迹‑能量同步摆动实现对第一型材和第二型材分别进行热输入量控制，从而使第一型材和第二型材达到相同的成型效果，进一步减少了焊接缺陷。技术研发人员：宋燕利,聂秀凯,华林,路珏受保护的技术使用者：武汉理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11