鋁合金的激光焊接都又哪些優(yōu)勢？

發(fā)布時間：2018-05-10　　瀏覽：101次

鋁合金激光焊接工藝是近十幾年來發(fā)展起來的一項新技術，與傳統(tǒng)焊接工藝相比，它具有功能強、可靠性高、無需真空條件及效率高等特點。
　　其功率密度大、熱輸入總量低、同等熱輸入量熔深大、熱影響區(qū)小、焊接變形小、速度高、易于工業(yè)自動化等優(yōu)點，特別對熱處理鋁合金有較大的應用優(yōu)勢。
　　可提高其加工速度并**大地降低熱輸入，從而可提高生產(chǎn)效率，改善焊接質(zhì)量。在焊接高強度大厚度鋁合金時，傳統(tǒng)的焊接方法根本不可能單道焊透，而激光深熔焊時形成大深度的匙孔，發(fā)生匙孔效應，則可以得到實現(xiàn)。

一、激光焊接鋁合金的優(yōu)勢

1、能量密度高，熱輸入低，熱變形量小，熔化區(qū)和熱影響區(qū)窄而熔深大；
2、冷卻速度高而得到微細焊縫組織，接頭性能良好；
3、與接觸焊相比，激光焊不用電**，所以減少了工時和成本；
4、不需要電子束焊時的真空氣氛，且保護氣和壓力可選擇，被焊工件的形狀不受電磁影響，不產(chǎn)生X射線；?
5、可對密閉透明物體內(nèi)部金屬材料進行焊接；?
6、激光可用光導纖維進行遠距離的傳輸，從而使工藝適應性好，配合計算機和機械手，可實現(xiàn)焊接過程的自動化與精密控制。

圖1 激光焊接時的小孔形狀
　　現(xiàn)在應用的激光器主要是CO2和YAG激光器，CO2激光器功率大，對于要求大功率的厚板焊接比較適合。但鋁合金表面對CO2激光束的吸收率比較小，在焊接過程中造成大量的能量損失。YAG激光一般功率比較小，鋁合金表面對YAG激光束的吸收率相對CO2激光較大，可用光導纖維傳導，適應性強，工藝安排簡單等。
　　在焊接大厚度鋁合金時，傳統(tǒng)的焊接方法根本不可能單道焊透，而激光深熔焊時形成大深度的匙孔，發(fā)生匙孔效應，則可以得到實現(xiàn)。圖1為激光焊接時的小孔形狀。圖2為激光深熔焊示意圖。

圖2 激光深熔焊示意圖
　　鋁及鋁合金的激光焊接難點在于鋁及鋁合金對輻射能的吸收很弱，對CO2激光束（波長為10.6m）表面初始吸收率1.7%；對YAG激光束（波長為1.06m）吸收率近5%。圖3為不同金屬對激光的吸收率。

圖3 不同金屬對激光的吸收率
二、激光焊接鋁合金需要注意哪些問題？

1、由于吸收率小，熱導率高，在實際鋁合金焊接過程中，一定要保證良好的光束聚焦，同時還要用高功率密度的高能激光束進行照射。
2、鋁合金激光焊接時，產(chǎn)生深熔焊，激光功率必須達到一個特定的閾值，這就對激光器提出一定的要求，也是激光焊接的一個難點。鋁合金的電離能低，部分牌號焊接過程中光致等離子體易于過熱和擴散，焊接穩(wěn)定性差。
3、焊接鋁合金就一定要求激光束的能量密度高和光束的聚焦性能好。鋁合金是典型的共晶合金。在激光焊接的快速凝固過程中更容易產(chǎn)生熱裂紋。激光焊接熔池深寬比大，氣泡不易上浮析出，容易產(chǎn)生氣孔。
4、液態(tài)鋁合金的流動性好，表面張力低，焊接過程的不穩(wěn)定造成焊接熔池劇烈震蕩，易產(chǎn)生咬邊、成形不連續(xù)，嚴重時造成焊接過程中的小孔突然閉合，而在焊縫中產(chǎn)生直徑較大的工藝孔洞（ProcessHoles），或小孔在閉合前由向外噴發(fā)的等離子體將液態(tài)金屬吹出熔池而形成所謂的噴射孔洞（Blowholes）。