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鋁合金的激光焊接都有哪些優勢?

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發布時間:2022-07-22

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鋁合金激光焊接工藝是近十幾年來發展起來的一項新技術,與傳統焊接工藝相比,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、熱影響區小、焊接變形小、速度高、易于工業自動化等優點,特別對熱處理鋁合金有較大的應用優勢。

可提高其加工速度并極大地降低熱輸入,從而可提高生產效率,改善焊接質量。在焊接高強度大厚度鋁合金時,傳統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,發生匙孔效應,則可以得到實現。


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一、激光焊接鋁合金的優勢

激光焊接鋁合金有以下優勢:

1、能量密度高,熱輸入低,熱變形量小,熔化區和熱影響區窄而熔深大;

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,激光焊不用電極,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,不產生X射線;

5、可對密閉透明物體內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,可實現焊接過程的自動化與精密控制。


現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,發生匙孔效應,則可以得到實現。圖1為激光焊接時的小孔形狀。

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。


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,容易產生氣孔。

4、液態鋁合金的流動性好,表面張力低,焊接過程的不穩定造成焊接熔池劇烈震蕩,易產生咬邊、成形不連續,嚴重時造成焊接過程中的小孔突然閉合,而在焊縫中產生直徑較大的工藝孔洞(ProcessHoles),或小孔在閉合前由向外噴發的等離子體將液態金屬吹出熔池而形成所謂的噴射孔洞(Blowholes)。


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