异种金属焊接 Dissimilar Metal Welding

FLOW-3D WELD 应用于异种金属焊接时，可以观察下列现象

• 熔池内的金属混合情况

• 熔池的稳定性

• 孔隙

异种金属焊接的挑战

• 不是所有的金属都能应用

• 需要考虑：溶解度、热膨胀、熔化速率、金属间化合物、腐蚀性等问题

异种金属激光焊接示意图

实验设定

• 铝与铜金属以搭接接头 (lap joint) 的方式摆放

• 激光功率大小：668, 922, 1170W

• 扫描速度：0.2, 0.27, 0.35m/s

模型验证

以下列两个条件进行实验及数值模拟比对

• 668W, 0.2m/s

• 1170W, 0.35m/s

利用 EDS element Mapping 比对铜化合物与数值模拟的结果，呈现相当一致的结果分布。

从数值模型观察的结果

1. 增加熔池热通量时，蒸气反冲压力与马兰戈尼对流增加，铜的扩散加剧

• 蒸气反冲压力造成熔融金属往上移动

• 马兰戈尼对流造成涡流现象

2. 匙孔的波动会造成金属混合不均匀

3. 熔融区上方的铜含量超过50%会增加熔合区的裂纹

Investigation of metal mixing in laser keyhole welding of dissimilar metals

Wenkang Huang, Hongliang Wang, Teresa Rinker, Wenda Tan, Investigation of metal mixing in laser keyhole welding of dissimilar metals, Materials & Design, Volume 195, (2020).