鋁合金激光焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究

自20世紀(jì)90年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大功率高亮度激光器的出現(xiàn)，激光焊技術(shù)集成化、智能化、柔性化、多樣化發(fā)展日趨成熟，國(guó)內(nèi)外更加關(guān)注激光焊在各領(lǐng)域鋁合金結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。目前，我國(guó)一些汽車(chē)制造廠家已經(jīng)在部分新車(chē)型中采用激光焊接技術(shù)，隨著鋁合金厚板激光焊接技術(shù)的發(fā)展，激光焊接未來(lái)將應(yīng)用于裝甲車(chē)結(jié)構(gòu)。

鋁合金激光焊接缺陷控制技術(shù)

在大功率激光的作用下，鋁合金激光深熔焊縫的主要缺陷是氣孔、表面塌陷和咬邊，其中表面塌陷、咬邊缺陷可以通過(guò)激光填絲焊接或激光電弧復(fù)合焊接改善；而焊縫氣孔缺陷控制則比較困難。

現(xiàn)有的研究結(jié)果表明：鋁合金激光深熔焊接存在兩類(lèi)特征氣孔，一類(lèi)為冶金氣孔，同電弧熔化焊一樣，由于焊接過(guò)程材料污染或空氣***所導(dǎo)致的氫氣孔；另一類(lèi)為工藝氣孔，是由于激光深熔焊接過(guò)程所固有的小孔不穩(wěn)定波動(dòng)所致。

在激光深熔焊過(guò)程中，小孔因液體金屬粘滯作用往往滯后于光束移動(dòng)，臺(tái)州鋁合金焊接，其直徑和深度受等離子體/金屬蒸汽的影響產(chǎn)生波動(dòng)，隨著光束的移動(dòng)和熔池金屬的流動(dòng)，未熔透深熔焊接因熔池金屬流動(dòng)閉合在小孔出現(xiàn)氣泡，全熔透深熔焊接則在小孔中部細(xì)腰處出現(xiàn)氣泡。氣泡隨液體金屬流動(dòng)而遷移、翻滾，或逸出熔池表面，或被推回到小孔，當(dāng)氣泡被熔池凝固、被金屬前沿俘獲，即成為焊縫氣孔。

鋁合金激光焊接的特點(diǎn)

與常規(guī)熔化焊相比，鋁合金激光焊接加熱集中、焊縫深寬比大、焊接結(jié)構(gòu)變形小，但是也存在一些不足，歸納起來(lái)有：

（1）激光聚焦光斑直徑細(xì)小導(dǎo)致工件焊接裝配精度要求高，通常裝配間隙、錯(cuò)邊量需小于0.1mm或板厚的10％，增大了具有復(fù)雜三維焊縫焊接結(jié)構(gòu)的實(shí)施難度；

（2）由于室溫條件下鋁合金對(duì)激光的反射率高達(dá)90%，因而鋁合金激光深熔焊接要求激光器具有較高的功率。鋁合金薄板激光焊接研究表明：鋁合金激光深熔焊接取決于激光功率密度和線能量雙閾值，激光功率密度和線能量共同制約著焊接過(guò)程的熔池行為，并終體現(xiàn)到焊縫的成形特征上，對(duì)于全熔透焊縫的工藝優(yōu)化可通過(guò)焊縫成形特征參量背寬比進(jìn)行評(píng)價(jià)；

（3）鋁合金熔點(diǎn)低，液體金屬流動(dòng)性好，在大功率激光作用下產(chǎn)生強(qiáng)烈的金屬汽化，在焊接過(guò)程中伴隨小孔效應(yīng)所形成的金屬蒸汽/ 光致等離子體云影響鋁合金對(duì)激光能量的吸收，導(dǎo)致深熔焊接過(guò)程不穩(wěn)定，焊縫易于產(chǎn)生氣孔、表面塌陷、咬邊等缺陷；

（4）激光焊接加熱冷卻速度快，焊縫硬度比電弧的高，鋁合金焊接廠家，但由于鋁合金激光焊接存在合金元素?zé)龘p，鋁合金焊接公司，影響合金強(qiáng)化作用，鋁合金焊縫仍然存在軟化問(wèn)題，從而降低鋁合金焊接接頭的強(qiáng)度。因此鋁合金激光焊接的主要問(wèn)題是控制焊縫缺陷和提高焊接接頭性能。

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