傳統(tǒng)鋁合金焊接一般采用TIG焊或MIG焊接工藝，但主要問(wèn)題是焊接過(guò)程中熱輸入大，使鋁合金板變形大，焊接速度慢，生產(chǎn)效率低。由于焊接變形大，后續(xù)的矯正工作往往浪費(fèi)大量時(shí)間，增加制造成本，影響生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量。激光焊接具有功率密度高、焊接熱輸入低、焊接熱影響區(qū)小、焊接變形小等特點(diǎn)，在鋁合金焊接領(lǐng)域尤為重視。

解決鋁合金焊接中激光焊接的問(wèn)題

鋁合金激光焊接的主要困難在于：

(1)鋁合金對(duì)激光束的初始反射率高，導(dǎo)熱性高，使得鋁合金在熔化前對(duì)激光的吸收率很低，很難誘導(dǎo)小孔。

(2)鋁的電離能低，光等離子體在焊接過(guò)程中容易過(guò)熱和膨脹，使焊接穩(wěn)定性差。

(3)鋁合金激光焊接過(guò)程中的氣孔問(wèn)題。

(4)合金元素在焊接過(guò)程中的燒損降低了鋁合金焊接接頭的力學(xué)性能。

解決鋁合金焊接中激光焊接的問(wèn)題：

1.鑒于鋁合金對(duì)激光的高反射，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，噴砂、砂紙研磨、表面化學(xué)腐蝕、表面鍍、石墨涂層、空氣爐氧化等適當(dāng)?shù)谋砻骖A(yù)處理可以減少光束反射，有效增加鋁合金對(duì)光束能量的吸收。此外，從焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，在鋁合金表面人工孔或采用光收集器形式接頭，打開V形坡口或拼接（拼接間隙相當(dāng)于人工孔） 法可增加鋁合金對(duì)激光的吸收，獲得較大的熔化深度。此外，還可以使用合理的焊接間隙設(shè)計(jì)來(lái)增加鋁合金表面對(duì)激光能量的吸收。

2.由于鋁合金的高反射性和高導(dǎo)熱性，激光需要更高的能量密度才能誘導(dǎo)孔的形成。由于能量密度閾值基本上由其合金成分控制，激光功率可以通過(guò)控制工藝參數(shù)來(lái)確定，以確保適當(dāng)?shù)臒彷斎耄瑥亩@得穩(wěn)定的焊接過(guò)程。此外，能量密度閾值在一定程度上也受到保護(hù)氣體類型的影響。例如，使用激光焊接鋁合金N2氣容易誘導(dǎo)小孔，使用He氣不能誘導(dǎo)小孔。這是因?yàn)镹2和Al放熱反應(yīng)和產(chǎn)生之間可以發(fā)生Al-N-O 三元化合物提高了激光吸收率。

解決鋁合金焊接中激光焊接的問(wèn)題

3.鋁合金是一種典型的共晶合金，在激光焊接快速凝固條件下更容易產(chǎn)生熱裂紋。焊縫金屬晶體在柱狀晶體邊界形成Al-Si或Mg-Si低熔點(diǎn)共晶是裂紋的主要原因。

激光焊接可采用填絲或預(yù)置合金粉末等方法減少熱裂紋。YAG調(diào)節(jié)脈沖波形，控制熱輸入也可以減少結(jié)晶裂紋。

4.孔坍塌產(chǎn)生的孔。在激光焊接過(guò)程中，當(dāng)表面張力大于蒸汽壓力時(shí)，孔不會(huì)保持穩(wěn)定和坍塌，金屬?zèng)]有時(shí)間填充形成孔。還有許多實(shí)際措施來(lái)減少或避免鋁合金激光焊接中的孔隙缺陷，如調(diào)整激光功率波形，減少孔隙不穩(wěn)定坍塌，改變光束焦點(diǎn)高度和傾斜照射，在焊接過(guò)程中施加電磁經(jīng)場(chǎng)和真空焊接。近年來(lái)，采用填充或預(yù)置合金粉末、復(fù)合熱源和雙焦點(diǎn)技術(shù)減少孔隙的過(guò)程，效果良好。

解決鋁合金焊接中激光焊接的問(wèn)題

鋁合金激光焊接較引人注目的特點(diǎn)是其高效率，要充分發(fā)揮這種高效率，就是將其應(yīng)用于大厚度深熔焊接。因此，研究和使用大功率激光未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。