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铝合金激光焊接的工艺特点

时间:2022-10-07 15:12  阅读:1027
传统的铝合金焊接一般采用TIG焊或MIG焊工艺,但所面临的主要问题是焊接过程中较大的热输入使铝合金板变形较大,焊接速度慢,生产效率低。由于焊接变形大,随后的矫正工作往往浪费大量的时间,增加了制造成本,影响了生产效率和制造质量。而激光焊接具有功率密度高、焊接热输入低、焊接热影响区小和焊接变形小等特点,使其在铝合金焊接领域受到格外的重视。下面介绍铝合金激光焊接的工艺特点。

铝合金激光焊接中存在的主要特点:
1.激光吸收率
铝合金具有对激光的反射率高、吸收率小的特性。这是因为铝合金中自由电子的密度很大,在光波电磁波强烈震动下产生强烈的反射波和较弱的透射波,反射波不易被铝合金表面吸收,因而常温下铝合金表面对激光具有较高的反射率。
2.“小孔”的诱导和稳定,
在激光焊接过程中,当激光能量密度大于 3.5*10^6W/cm2时会产生离子体,焊接方式以深熔焊方式进行,其原理主要是“小孔”效应,“小孔”的出现可大大提高材料对激光的吸收率,焊件在高能密度下熔合,以获得良好的焊接效果 在铝合金的激光焊接中首要的问题是小孔的诱导和维持稳定的困难,这是由于铝合金本身材料特性和激光束的光学特性造成的。
3.焊接铝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。铝合金是典型的共晶合金。在激光焊接的快速凝固过程中更容易产生热裂纹。激光焊接熔池深宽比大,气泡不易上浮析出,容易产生气孔。
铝合金激光焊接工艺:
为了实现激光对铝合金的焊接,解决上述存在的问题,目前主要从以下几个方面加以解决。
1.气体保护装置
铝合金中低熔点元素损失影响最大的因素是气体从喷嘴喷出时的压力,通过减小喷嘴直径,增加气体压力和流速均可降低Mg、Zn等在焊接过程中的烧损,同时也可以增加熔深。吹气方式有直吹和侧吹两种,还可以在焊件上下同时吹气,焊接中根据实际情况选择吹气方式。
2.表面处理
铝合金对激光具有高反作用,对铝合金进行适当的表面预处理,如阳极氧化、电解抛光、喷沙处理、喷砂等方式,可以显著提高表面对光束能量的吸收。研究表明, 铝合金去除氧化膜后的结晶裂纹倾向比原始态铝合金大。为了既不破坏铝合金表面状态,又能简化激光焊接工程工艺过程,可以采用焊前预处理的办法升高工件表面温度,以提高材料对激光的吸收率。
3.激光器参数
焊接激光器分为脉冲激光器和连续激光器,脉冲激光器波长1064nm时光束特别集中,脉冲单点能量比连续激光器的大。但是脉冲激光器的能量一般不超过 ,所以一般适用薄壁焊件。

以上就是铝合金激光焊接的工艺特点,铝合金激光焊接最为引人关注的特点是其高效率,而要充分发挥这种高效率就要把它运用到大厚度深熔焊接中。因此,研究和使用大功率激光器进行大厚度深熔焊接将是未来发展的必然趋势。大厚度深熔焊更加突出了小孔现象及其对焊缝气孔的影响,因此小孔形成机理及其控制变得更加重要,它必将成为未来学术界及工业界共同关心和研究的热点问题。
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