出于結(jié)構(gòu)、應(yīng)用或者經(jīng)濟的原因，許多行業(yè)需要連接不同的金屬材料。通過將不同的金屬進(jìn)行組合可以更好的利用每種金屬的最佳性能。因此在開始任何焊接操作之前，焊工必須確定每種材料的特性，這包括金屬的熔點、熱膨脹等。然后根據(jù)材料特性選擇適合它們的焊接工藝。

異種金屬焊接是指兩種或兩種以上的不同材料（化學(xué)成分、金相組織或者性能等方面不同）在一定工藝條件下進(jìn)行焊接的過程。在異種金屬的焊接中，最常見的是異種鋼焊接，其次是異種有色金屬焊接。異種金屬焊接時會產(chǎn)生一層性能和母材不同的過渡層。由于異種金屬在元素性質(zhì)、物理性能和化學(xué)性能等方面有顯著差異，因此與同種材料的焊接相比，異種材料的焊接在操作技術(shù)上要復(fù)雜的多。

異種金屬焊接存在哪些問題？

1、異種材料的熔點相差越大，越難進(jìn)行焊接。

這是因為熔點低的材料達(dá)到熔化狀態(tài)時，熔點高的材料仍呈固體狀態(tài)，這時已經(jīng)熔化的材料容易滲入過熱區(qū)的晶界，會造成低熔點材料的流失、合金元素?zé)龘p或蒸發(fā)，使焊接接頭難以焊合。例如焊接鐵與鉛時（熔點相差很大），不僅兩種材料在固態(tài)時不能相互溶解，而且在液態(tài)時彼此之間也不能相互溶解，液態(tài)金屬呈層狀分布，冷卻后各自單獨進(jìn)行結(jié)晶。

2、異種材料的線膨脹系數(shù)相差越大，越難進(jìn)行焊接。

線膨脹系數(shù)越大的材料，熱膨脹率越大，冷卻時收縮也越大，熔池結(jié)晶時會產(chǎn)生很大的焊接應(yīng)力。這種焊接應(yīng)力不易消除，結(jié)果會產(chǎn)生很大的焊接變形。由于焊縫兩側(cè)材料承受的應(yīng)力狀態(tài)不同，容易導(dǎo)致焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋，甚至導(dǎo)致焊縫金屬與母材的剝離。

3、異種材料的熱導(dǎo)率和比熱容相差越大，越難進(jìn)行焊接。

材料的熱導(dǎo)率和比熱容會使焊縫金屬的結(jié)晶條件變壞，晶粒嚴(yán)重粗化，并影響難熔金屬的潤濕性能。因此，應(yīng)選用強力熱源進(jìn)行焊接，焊接時熱源的位置要偏向?qū)嵝阅芎玫哪覆囊粋?cè)。

4、異種材料的電磁性相差越大，越難進(jìn)行焊接。

因為材料的電磁性相差越大，焊接電弧越不穩(wěn)定，焊縫越差。

5、異種材料之間形成的金屬間化合物越多，越難進(jìn)行焊接。

由于金屬間化合物具有較大的脆性，容易導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生裂紋、甚至斷裂。

6、異種材料的氧化性越強，越難進(jìn)行焊接。

如果用熔焊方法焊接銅和鋁時，熔池中極易形成銅和鋁的氧化物。冷卻結(jié)晶時，存在于晶粒邊界的氧化物能使晶間結(jié)合力降低。

7、異種材料焊接時，焊縫和兩種母材金屬難以達(dá)到等強的要求。

這是由于焊接時熔點低的金屬元素容易燒損和蒸發(fā)，從而使焊縫的化學(xué)成分發(fā)生變化，力學(xué)性能降低，尤其是焊接異種有色金屬時更為顯著。

激光焊接技術(shù)在異種金屬焊接中的應(yīng)用

1、銅鋼激光焊接

銅與鋼焊接是典型的異種材料焊接。銅和鋼的熔點、導(dǎo)熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)和力學(xué)性能都有著很大的差異，不利于銅與鋼的直接焊接。基于激光焊接的熱能密度大、熔化金屬量少、熱影響區(qū)窄、接頭質(zhì)量高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，銅與鋼的激光焊接已成為當(dāng)前的發(fā)展趨勢。但是銅對大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用激光的吸收率都比較低，且銅在焊接過程中還容易出現(xiàn)氧 化、氣孔、裂紋等缺陷。基于多模激光器的銅與鋼異種金屬激光焊接工藝有待進(jìn)一步開發(fā)。

2、鋁鋼激光焊接

鋁、鋼熔點差異大，易形成金屬件化合物的異種材料，并且鋁、鋼合金具有高反射率和高熱傳導(dǎo)系數(shù)的特點，在焊接過程中難以形成匙孔，焊接時需要較高的能量密度。實驗發(fā)現(xiàn)通過控制激光能量與材料的作用時間,可以減小界面反應(yīng)層的厚度,有效控制中間相的生成。

3、鎂鋁及鎂鋁合金激光焊接

鋁及其合金具有良好的耐蝕性、較高的比強度、較好的導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性等優(yōu)點。鎂是比鋁還輕的一種有色金屬,也具有較高的比強度和比剛度及良好的抗震能力。鎂鋁焊接的主要問題在于母材本身極易氧化,熱傳導(dǎo)系數(shù)大,易產(chǎn)生裂紋和氣孔等焊接缺陷,且極易產(chǎn)生金屬間化合物,從而顯著降低了焊接接頭的力學(xué)性能。

以上就是激光焊接機在異種金屬材料中的焊接應(yīng)用。激光焊接異種金屬材料從異種鋼擴展到了有色金屬及其合金,特別是針對鎂鋁合金以及鈦鋁合金，激光焊接已取得進(jìn)展,獲得了具有一定熔深與強度的焊接接頭。