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鋁合金的激光焊接都又哪些優(yōu)勢?

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鋁合金激光焊接工藝是近十幾年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù),與傳統(tǒng)焊接工藝相比,它具有功能強(qiáng)、可靠性高、無需真空條件及效率高等特點(diǎn)。
  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(dòng)化等優(yōu)點(diǎn),特別對(duì)熱處理鋁合金有較大的應(yīng)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(qiáng)度大厚度鋁合金時(shí),傳統(tǒng)的焊接方法根本不可能單道焊透,而激光深熔焊時(shí)形成大深度的匙孔,發(fā)生匙孔效應(yīng),則可以得到實(shí)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(xì)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(shí)和成本;
4、不需要電子束焊時(shí)的真空氣氛,且保護(hù)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(duì)密閉透明物體內(nèi)部金屬材料進(jìn)行焊接;?
6、激光可用光導(dǎo)纖維進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳輸,從而使工藝適應(yīng)性好,配合計(jì)算機(jī)和機(jī)械手,可實(shí)現(xiàn)焊接過程的自動(dòng)化與精密控制。


圖1 激光焊接時(shí)的小孔形狀

  現(xiàn)在應(yīng)用的激光器主要是CO2和YAG激光器,CO2激光器功率大,對(duì)于要求大功率的厚板焊接比較適合。但鋁合金表面對(duì)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(duì)YAG激光束的吸收率相對(duì)CO2激光較大,可用光導(dǎo)纖維傳導(dǎo),適應(yīng)性強(qiáng),工藝安排簡單等。
  在焊接大厚度鋁合金時(shí),傳統(tǒng)的焊接方法根本不可能單道焊透,而激光深熔焊時(shí)形成大深度的匙孔,發(fā)生匙孔效應(yīng),則可以得到實(shí)現(xiàn)。圖1為激光焊接時(shí)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(diǎn)在于鋁及鋁合金對(duì)輻射能的吸收很弱,對(duì)CO2激光束(波長為10.6m)表面初始吸收率1.7%;對(duì)YAG激光束(波長為1.06m)吸收率近5%。圖3為不同金屬對(duì)激光的吸收率。


圖3 不同金屬對(duì)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(dǎo)率高,在實(shí)際鋁合金焊接過程中,一定要保證良好的光束聚焦,同時(shí)還要用高功率密度的高能激光束進(jìn)行照射。
2、鋁合金激光焊接時(shí),產(chǎn)生深熔焊,激光功率必須達(dá)到一個(gè)特定的閾值,這就對(duì)激光器提出一定的要求,也是激光焊接的一個(gè)難點(diǎn)。鋁合金的電離能低,部分牌號(hào)焊接過程中光致等離子體易于過熱和擴(kuò)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(dòng)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(yán)重時(shí)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)。

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