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铝合金激光焊接的特点及解决方案

发布时间:2021-11-01

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铝合金激光焊接的特点及解决方案


与其他焊接方法相比,铝合金激光焊接光束能量密度可达109W/cm2,同时具有加热集中、热损伤小、焊缝深宽比大、焊接变形小等优势,焊接过程易于集成化、自动化、柔性化,可实现高速高精度焊接,并且焊接过程无需真空环境,不产生X-ray,特别适合复杂结构的高精度焊接。

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:


铝合金激光焊接的特点及解决方案



(1)激光聚焦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高达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,并最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强烈的金属汽化,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。

铝合金激光焊接缺陷的三种解决方案

波形编辑软件应用:铝的导热性比较好,可根据铝合金的材质、厚度和表面状态等设置不同的焊接波形。如图前置的尖端波型进行焊接,也可以采用前预热后保温的波型进行焊接,均对减少炸点和气孔起到一定的作用。

高光束质量激光器应用:高光束质量激光器可以在较低功率条件下形成焊缝,并可提升焊接速度和减少气孔。高光束质量激光器配合常用的摆动头进行焊接,会对熔池有搅拌作用,可减少低熔点共晶物汇集,降低裂纹倾向。高光束质量也会扩大焊接工艺窗口,提升焊接的稳定性。


铝合金激光焊接的特点及解决方案



点环光斑激光器应用:点环光斑6KW光纤激光器可有效减少焊接飞溅。它以稳定匙孔来降低飞溅和有效提高焊接速度增加产能做为核心优势点,可广泛的应用在各类金属加工行业,尤其是针对铝合金、铜等材料在新能源汽车电池盒和铝合金车身方面的焊接应用;同时针对镀锌钢板、中高碳钢等材料在减少气孔和裂纹等方面也展示出了优异的性能。

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