鋁合金激光的焊接工藝分析

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激光焊接技術(shù)的概述

激光焊接作為一種新型的焊接技術(shù)，焊接熱源直接是激光，既可以避免能源的浪費(fèi)，又可以大大地提高焊接的效率。同時(shí)，激光焊接把機(jī)器人或者是數(shù)控機(jī)床作為運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，減少人員的參與，可以減少勞動(dòng)力的浪費(fèi)，提高焊接的效率。激光熱源除了具有可再生性和清潔無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)之外，還可以高度的聚焦和良好性能的傳輸，因此可以將能量全部匯聚集中于一點(diǎn)，避免熱量的散失和浪費(fèi)。所以，激光焊接能夠提高焊接的效率和速度以及焊接的質(zhì)量。因?yàn)榧す夂附拥墓馐峭ㄟ^(guò)脈沖或者連續(xù)的激光束來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此當(dāng)激光束直接照射在表面時(shí)，能夠把金屬表面的熱量迅速擴(kuò)散到鋁合金的內(nèi)部，使鋁合金快速的熔化形成一條焊縫，同時(shí)在融化后的金屬上形成一種反作用力，最終將熔化的鋁合金表面向下凹陷形成小孔。這個(gè)小孔具有強(qiáng)大的功效，可以全部吸收激光光束照射時(shí)產(chǎn)生的能量，并同時(shí)產(chǎn)生高溫蒸汽，蒸汽壓力與壁層表面的張力形成一種動(dòng)態(tài)的平衡。

工藝措施

在激光焊接鋁合金時(shí)要做好充分的準(zhǔn)備。因?yàn)殇X合金有活潑、易被氧化等特性，在其表面容易附著大量的灰塵水分等，因此在焊接的過(guò)程中，如果沒(méi)有做好充足的準(zhǔn)備，表面附著的東西容易隨著激光的快速焊接留在鋁合金表面，從而影響鋁合金的質(zhì)量和焊接的效果。因此，在對(duì)鋁合金進(jìn)行焊接之前，需要對(duì)鋁合金表面進(jìn)行清潔，將表面的油污等清理掉。也需要對(duì)金屬表面的氧化膜進(jìn)行徹底的清潔，徹底除去氧化膜。將氧化膜處理后要盡快焊接，避免鋁合金裸露在空氣中再次形成氧化膜。

在焊接時(shí)，應(yīng)選擇良好的保護(hù)性氣氛，如采用高純度的氬氣等，純度越高對(duì)焊接保護(hù)力越好。正常情況下，氬氣純度大于99%99.

控制焊接場(chǎng)所的濕度，若濕度較大時(shí)應(yīng)加裝除濕器。當(dāng)濕度超過(guò)70%時(shí)停止焊接。

激光焊接的功率

激光焊接具有一定的功率，只有當(dāng)焊接功率達(dá)到一定的高度時(shí)，才能讓焊接得以穩(wěn)定、持續(xù)的進(jìn)行，否則焊接只能在鋁合金的表面進(jìn)行工作，使得鋁合金表面發(fā)生熔化，從而焊接不能成功的進(jìn)行。激光焊接的功率可以達(dá)到將鋁合金表面以及內(nèi)部全部焊接的高度，甚至比此還要高，所以激光焊接鋁合金級(jí)可以提高效率和速度以及質(zhì)量。

激光焊接的速度

因激光焊接功率高，所以焊接時(shí)速度也相應(yīng)得到提高，焊接的速度不斷提高能夠使得熔深不斷減小，相反，如果速度減慢，就會(huì)使鋁合金被過(guò)度的焊接甚至被焊接穿透，因此，選擇激光焊接可以降低焊接失敗的比例從而大大降低焊接成本。

離焦量及焊接角度，焊接薄板時(shí)宜采用正離焦，焊接厚板時(shí)宜采用負(fù)離焦。適當(dāng)調(diào)整光束與工件的角度可改善反射問(wèn)題。

激光焊接鋁合金技術(shù)的難點(diǎn)

鋁合金表面對(duì)激光具有反射性，因?yàn)殇X合金是一種有色金屬，對(duì)各種光線都具有很強(qiáng)烈的反射性，激光作為一種更加激烈的光束，在鋁合金的表面更加容易造成反射，換句話說(shuō)，鋁合金這種有色金屬對(duì)于激光具有高反射率和較小的吸收率。除此之外，金屬都具有導(dǎo)熱性，因此鋁合金也具有很強(qiáng)的導(dǎo)熱性，容易在用激光焊接的時(shí)候，反射激光或者是將激光的熱量迅速導(dǎo)移出去，最終導(dǎo)致鋁合金的焊接失敗。因此，在激光焊接鋁合金的時(shí)候，要嚴(yán)格注意并且迅速提高激光的功率密度，防止被反射或者被傳導(dǎo)，爭(zhēng)取在極短的時(shí)間用極高的能量密度對(duì)鋁合金進(jìn)行焊接，調(diào)整激光束與工件角度(沿焊縫前進(jìn)方向后傾5度左右，這樣就可以避免反射性等問(wèn)題的出現(xiàn)。

氣孔的缺陷

過(guò)量的氣泡就會(huì)存在大量的缺陷，避免出現(xiàn)大量氣孔比較困難，出現(xiàn)大量氣孔時(shí)氣孔不穩(wěn)定，在鋁合金內(nèi)部亂竄，容易使得焊接部位出現(xiàn)裂縫，所以清除氣孔將是鋁合金激光焊接技術(shù)需要突破的一大重要缺陷。在焊接薄板對(duì)接焊縫時(shí)使用大功率使母材完全熔透來(lái)消除或減少內(nèi)部氣孔。盡量連續(xù)焊接，使用較強(qiáng)的參數(shù)，延長(zhǎng)熔池的高溫時(shí)間，加快氣泡的逸出速度。

結(jié)束語(yǔ)

鋁合金的激光焊接速度存在大量的優(yōu)點(diǎn)，在多種制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，也提高了機(jī)器本身的質(zhì)量和制造速度，但是激光焊接技術(shù)同樣也存在許多的缺陷，導(dǎo)致焊接的失敗，相信在科學(xué)家們的不斷努力下，該焊接技術(shù)會(huì)越來(lái)越成熟，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。