铝合金的激光焊接

铝及铝合金激光焊接技术(laser welding) 是近十几年来发展起来的一项新技术,与传统焊接工艺相比,它具有功能强、---性高、无需真空条件及等特点。其功率密度大、热输入总量低、同等热输入量熔深大、热影响区小、焊接变形小、速度高、易于工业自动化等优点,---对热处理铝合金有较大的应用优势。可提高加工速度并---地降低热输入,从而可提高生产效率,---焊接。在焊接高强度大厚度铝合金时,传统的焊接方法---不可能单道焊透,而激光深熔焊时形成大---的匙孔,发生匙孔效应,则可以得到实现。

激光焊接铝合金有以下优点:

能量密度高,热输入低,热变形量小,熔化区和热影响区窄而熔深大;

冷却速度高而得到微细焊缝组织,接头性能---;

与接触焊相比,激光焊不用电极,所以减少了工时和成本;

不需要电子束焊时的真空气氛,且保护气和压力可选择,被焊工件的形状不受电磁影响,不产生x 射线;

可对密闭透明物体内部金属材料进行焊接;

激光可用光导纤维进行远距离的传输,从而使工艺适应性好,配合计算机和机械手,可实现焊接过程的自动化与精密控制。

现在应用的激光器主要是co2 和yag 激光器,co2 激光器功率大,对于要求大功率的厚板焊接比较适合。但铝合金表面对co2 激光束的吸收率比较小,在焊接过程中造成大量的能量损失。yag激光一般功率比较小,铝合金表面对yag激光束的吸收率相对co2激光较大,可用光导纤维传导,适应性强,工艺安排简单等。

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铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为---， 高的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。

铝合金焊接的方法：几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金，但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同，各种焊接方法有其各自的应用场合。气焊和焊条电弧焊方法，设备简单、操作方便。气焊可用于对焊接要求不高的铝薄板及铸件的补焊。焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。

惰性气体保护焊(tig或mig)方法是应用广泛的铝及铝合金焊接方法。铝及铝合金薄板可采用钨极交流弧焊或钨极脉冲弧焊。铝及铝合金厚板可采用钨极---弧焊、---混合钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊。熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛

铝合金激光焊接的特点

与常规熔化焊相比，铝合金激光焊接加热集中、焊缝深宽比大、焊接结构变形小，但是也存在一些不足，归纳起来有：

（1）激光---光斑直径细小导致工件焊接装配精度要求高，通常装配间隙、错边量需小于0.1mm或板厚的10％，增大了具有复杂三维焊缝焊接结构的实施难度；

（2）由于室温条件下铝合金对激光的反射率---90%，因而铝合金激光深熔焊接要求激光器具有较高的功率。铝合金薄板激光焊接研究表明：铝合金激光深熔焊接取决于激光功率密度和线能量双阈值，激光功率密度和线能量共同制约着焊接过程的熔池行为，并终体现到焊缝的成形特征上，对于全熔透焊缝的工艺优化可通过焊缝成形特征参量背宽比进行评价；

（3）铝合金熔点低，液体金属流动性好，在大功率激光作用下产生---的金属汽化，在焊接过程中伴随小孔效应所形成的金属蒸汽/ 光致等离子体云影响铝合金对激光能量的吸收，导致深熔焊接过程不稳定，焊缝易于产生气孔、表面塌陷、咬边等缺陷；

（4）激光焊接加热冷却速度快，焊缝硬度比电弧的高，但由于铝合金激光焊接存在合金元素烧损，影响合金强化作用，铝合金焊缝仍然存在软化问题，从而降低铝合金焊接接头的强度。因此铝合金激光焊接的主要问题是控制焊缝缺陷和提高焊接接头性能。