激光掃描焊接工藝在鋁合金焊接中的應用

謝中堯

【摘 要】本文從分析鋁合金材料的特點以及激光掃描焊接技術的特點和難點入手，論述激光掃描焊接工藝在石油管道、汽車制造業、航天事業等領域的應用中如何更新與完善現有的焊接工藝技術，進而發揮鋁合金的最大效用，提升材料的使用率。

【關鍵詞】激光掃描 焊接工藝 鋁合金焊接 應用

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）11B-0070-02

鋁合金材料作為現階段應用較廣的一種新興材料，有自重小、密度低等缺點，但是也具有強度高以及可塑性、靈活性強等特點，加之其較強的導電性、抗腐蝕性、導熱性，多被運用到航天事業、汽車機械事業以及醫療器械等領域，但這些領域對鋁合金的焊接工藝要求非常高。而激光掃描焊接工藝是近幾年來新興的一種高效的焊接技術，作為一種新興的焊接工藝被廣大學者認可與關注。但其焊接過程中容易出現的氣孔缺陷問題，嚴重影響材料結構的質量和發展前景，更新與完善現有的焊接工藝對發展鋁合金事業而言至關重要。本文從分析激光掃描焊接技術的特點和難點入手，針對激光掃描焊接工藝在鋁合金焊接中的應用進行探討，以期發揮鋁合金的應用價值，提升材料使用率。

一、激光掃描焊接技術的特點

激光掃描焊接工藝主要是借助激光束通過透射到掃描鏡上的 X、Y 軸這兩個反射鏡上，再通過計算機對反射角度進行有機調控，從而確保焊接的正確定位點，達到提高焊接工藝質量、提升鋁合金使用效率的目的。它的特點在于具有較強的靈活性，不僅掃描范圍廣，定位以及焊接氣孔之間的銜接還特別的牢固，有利于降低激光污染。相較于傳統的電弧焊，現今的激光掃描焊接技術具有較為明顯的優勢，如熱輸入低、變形小等。其中多個焊接點是其區別于傳統焊接工藝的一大特性，不僅有助于提升工作效率，還能有效確保焊接質量，故其是現階段鋁合金焊接工藝中使用頻率較高的一種焊接技術。

但因為鋁合金材料自身的特性，在激光掃描焊接的使用過程中，往往會出現氣孔缺陷等問題，進而影響焊接質量與效果。研究表明，鋁合金在焊接過程中出現的氣孔缺陷等問題，主要與工作本身不潔凈與匙孔的穩定性差等因素有關。在激光掃描焊接過程中，匙孔內部正處于振蕩狀態，內部液態金屬會在焊接的熱氣中加劇流動，加之金屬的蒸汽外噴會使保護氣體吸入匙孔底部，產生氣泡，進入熔池。而激光掃描焊接技術焊接速度會在較短時間冷卻下來，這樣氣泡無法及時排出從而留在焊縫處形成氣孔。

二、激光焊接鋁合金技術的難點

（一）鋁合金的表面對激光光線具有較強的反射性。因鋁合金屬于有色金屬，對光線具有反射性，而激光是一種更強烈的光束，一旦接觸到鋁合金材料的表面將更容易引起反射，換言之，鋁合金對激光這種具有強烈光束的因子具有高反射率與低吸收率。此外，鋁合金具有較強的導熱性，容易在激光掃描焊接過程中出現熱量的導移，導致焊接失敗。所以，在激光掃描焊接鋁合金的過程中，需要密切注意與提高激光功率密度，杜絕反射與導移現象的發生，爭取極短時間高密度焊接，如此一來就能有效防治反射性問題的發生。

（二）激光焊接鋁合金需做好充足準備。因鋁合金具有較強的活潑性與易氧化性等特點，其表面易吸附大量灰塵水分。所以，在進行激光掃描焊接時，如果沒有充足的準備，其表面所吸附的東西很容易就留在其表面，從而嚴重影響鋁合金質量與焊接效果。因此，進行激光掃描焊接鋁合金時，需將鋁合金表面清洗干凈，去除掉漆表面的油污。同時，還需要防止焊接過程中發生氧化作用而造成爆炸風險，故需去除掉金屬表面氧化膜。

三、激光焊接鋁合金技術的應用

（一）激光焊接鋁合金工藝在石油管道中的應用。在石油管道中，運用鋁合金管道能夠有效增加管道口徑、增加石油管道壁的厚度，讓運輸管道能夠在有限的時間內運輸最多的石油。但石油運輸有很高的危險性，易發生石油泄漏，稍有不當就會造成數以億計的財產損失或成百上千的人員傷亡，并嚴重污染環境與地下水。對此，在鋁合金的石油管道焊接過程中，需要著重提升焊接質量，避免出現氣孔缺陷等問題。而激光掃描焊接技術在鋁合金石油管道過程中，能夠產生巨大功效，通過這種焊接工藝，能夠有效控制焊接的質量確保所焊接的工藝符合材料的需求，特別是能不在開坡口的前提下完成焊接操作。在焊接過程中，一次成型的焊縫質量往往比較高，能夠避免石油泄漏等風險，提升石油運輸的安全性。可見，激光掃描焊接工藝在鋁合金石油管道中應用，能夠確保焊縫之間的嚴密性，確保石油運輸的安全性，從而提高鋁合金在石油管道中的應用效率。

（二）激光焊接鋁合金工藝在汽車制造業中的應用。隨著時代的發展、社會的進步以及人們生活水平的不斷提升，出門旅行乘車打的似乎已成了人們習以為常的事情，同時也對我們出門旅行的交通工具提出了較高要求。因此，汽車行業也在不斷尋找新型耐用的材料與技術手段來提升汽車質量，確保人們出行質量。將先進的激光掃描焊接技術運用到汽車制造業中，通過薄鋁合金激光焊接技術的制造與應用能夠有效減輕車身重量，減少汽車制造業工序，提升制作效率，贏得廣大汽車制造商的青睞。所以，想要拓寬鋁合金的使用范圍，就需要充分重視激光掃描焊接鋁合金工藝在汽車制造業中的應用，利用激光掃描焊接工藝凸顯汽車制造業的優勢，確保人們的出行安全，為人們的出行和旅行提供一個重要的保障，從而也拓寬了鋁合金的使用范圍。

（三）激光掃描焊接鋁合金工藝在航天事業中的應用。眾所周知，在航天領域中，對材料的使用具有嚴格的要求，不僅需要確保材料的高精度性，還需要確保其持久的耐熱性、穩固性以及持久性。唯有滿足這些條件，才能確保我們所制造出的飛機、火箭、衛星等航天器能夠在高溫環境下順利完成飛行任務。通過激光掃描焊接鋁合金技術所制造出的航天飛行器，能有效降低制造成本、減輕機身的重量。如德國通過激光掃描焊接鋁合金工藝的使用制造出了 A350 系列飛機的零件，促進了航天事業的向前推進，是鋁合金發揮其作用的重要體現。可見，結合激光掃描焊接工藝，能有效確保鋁合金物盡其用，為我們人類的社會生活與發展提供福利，從而促進人類更好地生活。

總而言之，鋁合金是現階段工藝發展過程中使用范圍最廣的材料之一，不僅能夠運用在石油管道中，還能運用到汽車制造業中以及航天事業中，同時還能運用到醫療器械中，這些領域與我們的生活息息相關。因此，確保鋁合金的使用效率，提高其利用率，是我們現階段各行各業中的重點。此外，激光掃描焊接工藝作為現階段一種新興焊接技術，能夠有效解決傳統焊接中氣孔缺陷的問題，通過拓寬激光掃描焊接工藝在鋁合金材料中的使用范圍，確保鋁合金能夠物盡其用，發揮其最大功效，從而為人類的生活與發展提供有力的物質保障。

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（責編 羅汝君）endprint