5A06铝合金激光填丝焊接特性研究
铝合金双焦点激光填丝焊熔池特性研究
铝合金双焦点激光填丝焊熔池特性研究摘要：本文针对常规激光焊接对待焊工件的装配精度要求高、工艺窗口窄的问题，以5A06铝合金为研究对象，开展单、双焦点激光对熔池动态行为及焊丝熔化过程的影响规律研究。
研究结果表明，双焦点激光焊接通过调控双焦点间距可有效改善熔池流动行为、控制匙孔形态、提高焊接过程稳定性。
随着双焦点间距的增加，熔池宽度增加，匙孔逐渐被拉长；当间距高于1.8mm时，熔池内部将形成两个独立的匙孔。
此外，焊丝在双焦点的作用下可形成两个相对独立的液桥，溶滴过渡稳定且飞溅较少，焊缝成形规则饱满，可有效提高焊接工艺对装配的适用性。
关键词：双焦点；激光填丝焊；熔池表面动态行为；匙孔。
1.引言激光焊接技术具有焊接效率高、可靠性好、自动化程度高等特点，已在美国、日本等发达国家的汽车、航空航天等工业领域得到迅速发展，被认为21世纪最有发展潜力的焊接技术之一[1, 2]。
但由于单焦点激光光斑尺寸小、能量密度大，在实际应用过程中对工件的装配精度要求高，对间隙的适应性较差，且无法满足具有较大熔合面积等特殊接头形式的焊接需求。
针对以上问题，激光双焦点焊接模式被提出，其是通过调整分光镜将一束光分成两束，同时可以调控光束分布形式及能量比例。
研究结果表明[3-4]，双焦点激光焊接工艺窗口较宽，焊缝表面光滑，焊接过程稳定性高，有效抑制焊接过程中裂纹、气孔等焊接缺陷。
然而目前研究主要针对于双焦点自熔焊，适用于间隙尺寸大或厚板填充的填丝焊接研究相对较少，填丝焊无疑工艺更加复杂，除激光功率、焊接速度等工艺参数外，同时需要考虑送丝速度与焊接速度、激光功率的匹配性[5-7]。
本文采用双焦点激光填丝焊工艺开展研究，以铝合金为研究对象，主要考虑焦点间距和光丝位置等对填丝焊的焊缝成形以及焊接质量的影响。
文中利用高速摄像捕捉的手段对单、双焦点激光焊接过程中熔池动态行为及焊丝熔化过程进行了特征信息采集。
分析研究不同激光模式对于熔池稳定性的影响。
铝合金薄板激光填丝焊接技术
铝合金薄板激光填丝焊接技术激光填丝焊接铝合金不但可以保持激光焊固有的优点，如能量集中、变形小等，还可以降低对接焊时的间隙裕度，减少焊接缺陷，提高接头性能等，从而扩大铝合金薄板激光焊接在航空航天工业中的应用。
铝合金是航空航天工业中的主要结构材料，它不仅具有高比强度、高比模量、良好的断裂韧性、疲劳强度和较低的裂纹扩展速率，同时还具有优良的成形工艺性和良好的耐蚀性。
在民用飞机中，铝合金占结构材料重量百分比高达70% ~ 80%。
在新一代军用飞机中，由于复合材料和钛合金用量的增加，铝合金的用量有所减少，但高纯、高强、高韧的高性能铝合金用量却增加了。
苏-27飞机上铝合金约占全机结构重量的60%。
激光焊接具有能量集中、焊接变形小、焊缝质量优良、生产效率高等优点，此外激光的柔性更增加了焊接工艺的灵活性。
在飞机制造中，激光焊接可以实现飞机结构以焊代铆以及替代常规焊接方法提高焊缝质量。
因此对铝合金的激光焊接技术研究成为各国特别是航空航天制造工业界的焦点。
1激光焊接如果不填丝，将存在如下局限性：1.焊接接头的化学成份完全取决于母材，性能不能按要求进行调整;激光焊接铝合金时，低沸点元素容易蒸发造成接头性能下降。
2.激光焊接对接头间隙要求严格，自熔焊所允许的间隙量最大不超过板厚的10%。
在实际生产中，尤其对于航空航天工业，不可避免地会遇到对薄板的对接激光焊，当薄板厚度为1.2mm或者更薄时，对接焊的间隙要求很难满足。
如果对薄板采用曲面对接焊，这一间隙要求更难达到。
虽然通过机械加工可以使被焊工件的装配间隙符合要求，但这势必增加成本，更不利于激光焊接在工业生产中推广应用。
3.激光焊接铝合金时过程不稳定，焊缝成形不理想，且由于熔池中高反射率和低表面张力，将会导致焊缝缺陷，如焊塌、气孔和软化等。
同时，铝合金对气孔有最大的敏感性，而氢是铝及铝合金熔焊时产生气孔的主要原因。
氢之所以能使焊缝形成气孔，与其在铝及铝合金中溶解度的变化特性有关。
5A06铝合金焊接接头性能研究
万方数据第２期刘红伟等：５Ａ０６铝合金焊接接头性能研究７３了焊接。
并对焊接接头的组织和性能进行了对比分析研究。
１试验材料及方法试验材料为３００ｍｍ×１５０ｍｍｘ３ｌｌｃｌｍ规格的５Ａ０６—０铝合金板材，ＴＩＧ焊接填丝为咖１．６ｍｉｌｌ的ＥＲ５３５６铝合金焊丝．板材及焊丝化学成分见表ｌ。
焊接设备为ＳＷＥ一３１５Ｐ交直流钨极氩弧焊机和ＦＳＷ一３ＬＭ一００６型龙门式数控搅拌摩擦焊机。
试板采用平对接接头形式．试验前将待焊试板进行酸碱洗处理．在烘箱中烘干后固定在刚性工作台上。
分别采用ＴＩＧ和ＦＳＷ工艺进行焊接。
ＴＩＧ焊接电流为１５０Ａ，焊接速度为５０～６０ｍｍ／ｍｉｎ．保护气体及流量为９９．９９％氩气，８Ｌ／ｍｉｎ。
搅拌摩擦焊工艺参数如表２所示。
试板焊后进行Ｘ一射线检测。
将经检验无缺陷的焊接试板进行组织及力学性能试验。
金相试样用混合酸溶液腐蚀．在德国徕卡公司制造的ＭＥＦ４型金相显微镜上进行组织观察：拉伸试样按ＧＢ２６５ｌ～８９制取。
在ＣＭＴ－４１０５电子拉伸试验机上进行试验：疲劳试验按ＧＢ３０７５—８２在ＩＮＳＴＲＯＮ８８０１电液伺服疲劳试验机上进行：采用ＳＩＲＩＯＮ场发射扫描电子显微镜进行断口形貌观察。
表１５Ａ０６铝合金和５３５６焊丝化学成分（质量分数肋）Ｔａｂｌｅ１Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆ５Ａ０６ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙａｎｄ５３５６ｗｅｌｄｉｎｇｗｉｒｅＩｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ／％）成分５Ａ０６５３５６成分５Ａ０６５３５６Ｓｉ０．４００．２５Ｃｒ一０．０５一Ｏ．２０Ｆｅ０．４００．４０ＺｎＯ．２０Ｏ．１０Ｃｕ０．１００．１０Ｔｉ０．０２～０．１００．０６～０．２０Ｍｎ０．５０～０．８０Ｏ．０５—０．２０Ａｌ余量余量Ｍｇ５．８－６．８４．５－５．５表２搅拌摩擦焊工艺参数及接头抗拉强度Ｔａｂｌｅ２Ｆｒｉｃｔｉｏｎｓｔｉｒｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｗｅｌｄｓ２试验结果与分析２．１焊接性分析采用钨极氩弧焊工艺焊接铝合金时，在焊前试板处理和焊丝质量较好的情况下，影响焊接质量的主要参数有焊接电流和气体的保护效果。
铝合金激光填丝焊接特点
铝合金激光填丝焊接特点铝合金激光填丝焊接是一种高效、高质量的焊接方法，具有以下特点。
铝合金激光填丝焊接具有较高的焊接速度。
激光填丝焊接技术采用高能量密度的激光束来熔化焊接材料，然后通过填充金属线补充熔融材料，实现焊缝的形成。
相比传统的手工焊接或其他自动化焊接方法，激光填丝焊接速度更快，可以大大提高焊接效率。
铝合金激光填丝焊接具有较小的热影响区。
激光焊接过程中，激光束的热能集中在焊接接头上，只有很小的热能传导到周围材料中，因此可以减少热影响区的大小。
这对于铝合金等热敏性材料来说非常重要，可以避免因焊接热量过大而导致的变形、裂纹等缺陷。
第三，铝合金激光填丝焊接具有较高的焊接强度。
激光填丝焊接可以实现高温下的快速凝固，填充金属线与母材迅速形成冷却后的焊缝，焊缝组织细小且均匀。
这样可以提高焊接强度，并且焊缝的力学性能更接近于母材，保证了焊接接头的整体性能。
铝合金激光填丝焊接还具有较好的自动化控制性能。
激光填丝焊接可以通过机器人或自动化设备实现全自动操作，减少了人工干预，提高了焊接的一致性和稳定性。
同时，激光焊接系统可以通过精确的能量控制和焊接参数调节，实现对焊接过程的精密控制，保证焊接质量的稳定性。
铝合金激光填丝焊接具有较少的气体保护需求。
相比于传统的氩弧焊接等方法，激光填丝焊接不需要大量的气体保护，减少了气体消耗和气体交换的步骤，节约了成本。
总结起来，铝合金激光填丝焊接具有高焊接速度、小热影响区、高焊接强度、好的自动化控制性能和较少的气体保护需求等特点。
这些特点使得铝合金激光填丝焊接成为了铝合金焊接领域的一种重要技术，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
随着激光技术的不断发展和改进，铝合金激光填丝焊接的应用前景将会更加广阔。
5A06与6061铝合金焊接工艺实验与研究
5A06与6061铝合金焊接工艺实验与研究第一篇：5A06与6061铝合金焊接工艺实验与研究5A06铝合金是一种铝镁系防锈铝，6061铝合金是一种铝镁硅系锻铝，两者的特点是：中等强度，良好的塑性、焊接性和抗蚀性，广泛应用于汽车、船舶、铁道车辆结构件。
因生产工艺要求对5A06与6061铝合金材料进行焊接，为了保证焊接质量，提高生产效率，本实验采用手工TIG焊和半自动MIG焊，对厚度为8mm的5A06与6061铝合金材料进行焊接工艺实验和研究。
母材为8mm厚的5A06与6061铝合金板材，其力学性能见表1。
分别采用手工钨极氩弧焊(TIG焊)和半自动熔化极氩弧焊(MIG焊)两种方法进行焊接，焊丝选用ER5356，其熔敷金属的屈服强度为135MPa，抗拉强度为275MP。
手工交流TIG焊的焊接参数见表2。
环境温度24℃，钨极伸出长度5～6mm，喷嘴距焊接试件8～12mm，焊件焊前预热至200～250℃。
层间清理用不锈钢丝打磨，层间温度不低于200℃。
半自动MIG焊的焊接参数见表3。
采用直流反接，环境温度24℃，喷嘴距焊接试件12～22mm，焊件焊前不预热。
层间清理用不锈钢丝打磨，层间温度不低于200℃。
表1 铝合金材料力学性能合金牌号σs/MPa σb/MPa δ(%)6061 276 310 125A06 160 315 16表2 TIG焊接参数焊接电流焊接速度/ 钨极直径焊丝直径气体流量喷嘴直径焊层数/A /mm /mm(mm·min-1)/(L·mm-1)/mm5 16 250～280 100～150 5～6.4 10～14表3 MIG焊接参数焊接电流焊接电压焊接速度焊丝直径气体流量焊层数/A /V /mm /(mm·min-1)/(L·mm-1)5 220～280 21～24 20～25 12～18 试件焊前采用机械加工方法加工出60°的V形坡口；清除坡口及其附近区域的污染物后，用丙酮擦洗，再用清水冲净；用不锈钢丝或刮刀等工具清理氧化膜，清理后3～4h内施焊。
激光在铝合金焊接中的应用研究进展
激光在铝合金焊接中的应用研究进展发布时间：2021-07-06T02:18:51.071Z 来源：《中国科技人才》2021年第10期作者：付晓刚[导读] 铝合金具有较高的比强度、良好的耐蚀性，并且材料品种覆盖范围大，是优良的轻质结构材料，在汽车、轨道交通、航空航天及船舶等行业获得广泛应用。
身份证号 23022119851218xxxx摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，随着激光器技术的进步，激光在铝合金焊接中的应用研究日益受到关注。
本文综述了国内外研究者为提高铝合金焊接过程中激光能量的耦合效率所做的各种努力和尝试，总结了激光复合焊接、铝合金激光焊接模拟及焊接过程稳定性的预测研究进展，最后对今后铝合金激光焊接技术的研究热点和发展趋势做出了预测。
关键词：铝合金；激光焊接；激光焊接模拟；稳定性；研究进展。
引言铝合金具有较高的比强度、良好的耐蚀性，并且材料品种覆盖范围大，是优良的轻质结构材料，在汽车、轨道交通、航空航天及船舶等行业获得广泛应用。
近年来，激光焊接作为高效率、低热输入、高柔性的高质量连接技术在国内市场获得越来越多的关注和应用。
铝合金激光焊接技术的应用和发展主要受到三方面因素的影响：一是铝合金材料的发展，材料的焊接性、强塑性与耐蚀性等性能提升；二是激光焊接工艺研究与焊接质量评估的成熟度；三是激光焊接设备，包括激光仪器设备的快速发展，以及激光束的输出形式、调控方式的多样化等。
在上述基础上，针对不同行业、场景的生产需求，保障可供选择与搭配的激光焊接系统在成本和工艺上更具有灵活性和适用性。
1、铝合金激光焊特点：随着大功率、高性能激光焊机的不断出现，铝合金激光焊接技术得到了迅速发展，成为最有前景的铝合金焊接方法。
这种方法在焊接热循环、化学冶金、生产效率以及焊缝成型等方面有明显的优点。
铝合金激光焊具有如下4个优点：第一焊接比能小，焊接比能是指焊合单位表面所需的能量。
对比激光焊、氩弧焊的焊接比能可以发现，铝合金激光焊的比能小，热影响区小；第二焊接变形小，聚焦后的激光束光斑直径很小，使得激光束在材料上的作用面积较小，热影响区相对较小，变形相对较小；第三生产效率高，激光光斑直径较小，功率密度较高，允许较高的焊接速度，焊缝质量好，生产效率较高；第四晶粒细小，在激光焊接过程中，焊缝峰值温度高，高温停留时间较短，冷却速度较快，过冷度较大，焊缝组织细小。
5A06铝合金焊接接头性能研究_刘红伟
2159板材的抗应力腐蚀性能较好，抗应力腐蚀敏感指数I SCC 是12%。
3结论1）2519铝合金的搅拌摩擦焊缝，在3.5%NaCl 溶液中，表现出了较好的应力腐蚀破裂抗力。
2）用美国2319焊丝，氩弧焊工艺焊接2519铝合金，其焊缝在3.5%NaCl 溶液中，对应力腐蚀有一定的敏感性，焊缝的综合性能表现稍差。
3）三组试样的抗应力腐蚀性能依次为Z 组（搅拌摩擦焊缝）＞W3组（2519板材）＞W2组（氩弧焊焊缝）。
4）焊缝中的气孔和夹渣等缺陷可导致应力腐蚀裂纹的形成，加速应力腐蚀的发生，应尽量予以避免。
4参考文献［1］Fisher James J Jr ，Kramer Lawrence S ，Pickens Joseph R.Alu -minum alloy 2519in military vehicles ［J ］.Advanced Materials and Processes ，2002，160（9）：43-46.［2］Devincent S M ，Devletion J H ，Gedeon S A.Weld properties ofthe newly developed 2519-T87aluminum armor alloy ［J ］.Welding Journal ，1988，67（7）：33-34.［3］GB/T 15970.7—2000，慢应变速率试验［S ］．［4］上海交通大学《金属断口分析》编写组.金属断口分析［M ］.国防工业出版社，1979：8．由于铝合金具有比强度高，热稳定性好，耐腐蚀，机械加工性能优良以及可再生性好、资源丰富等一系列优点，近年来在航空航天、汽车制造、船舶、容器等领域得到了广泛应用，成为理想的轻量化材料。
5A06铝合金是非热处理强化铝合金，属Al-Mg 系的典型合金。
5A06铝合金薄板的焊接常采用钨极氩弧焊工艺（TIG ）焊接，由于TIG 焊接时热输入量较大或焊接工艺不当等原因，容易造成焊缝热影响区软化等缺陷，严重影响焊接构件的使用性能［1-3］。
激光填丝焊技术研究
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焊接过程稳定性 的重要参数 ｌ 卞 ｆ Ｉ ㈨条件下提高
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牢 、送 丝 速 、焊 接 速 度 、 体流 ｝ 光丝 『 日 ｊ 距 、离焦 ｝ 以 及焊 缝 隙 等 参数 』 影 响焊 缝
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２ ． ４ 气 体流 量
激光填 丝焊技术研 究
文／ 中车青 岛四方机车车辆股份有限公司 阚晓阳
摘
要：激光填丝焊技术是在激 光焊 的基础上发展 的一种新型焊接技术 ，可以实现金属材料 的可
靠连接 ，且具有诸 多优 点。本文介绍 了激光填 丝焊 的原理 ，综述了激 光功率 、送丝速度 、焊接速 度 、气体流量、光丝间距 、离焦量以及焊 缝间隙等工艺参数对焊缝质量 的影响 ，并展望 了激光填
端 ｆ ｒ 激 束的Ｊ Ｉ ＿ Ｆ力 ｉ ｉ 、 ｆ ，焊缝成形 良 合理 的选扦送丝速 － ｌ 『 以允分利Ｊ ｌ ｝ ｊ 激光
保护气体在激光填 丝焊接过程 ｌ ｌ 有两个作 用 ：１ ） 保护焊缝金属不受钉 Ｃ 体的影响，防 止液态金属 高湍下 氧化 ，保 焊缝 的质量 ； ２ ） 抑制焊接过 程 肜成的 温 属等离子体 ， 保证 Ｊ 焊接过程 巾的稳定悱 ． 保护 体的流量
要 与 焊接 热 输 入 相 配 ， 流 过 火 或 过 小 都
２ 焊 接 参 数 对激 光填 丝 焊 焊 接质 量 的
5A06铝合金激光填丝焊工艺研究
关键词 ： 激光焊
激光填丝焊
铝合金薄板
中 图分 类 号 ： Ｔ １ ５ ２ Ｇ １ ．８
０ 前
言
１ 试
验
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摘要
许 陈
飞 俐
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杨
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针对 １２ｍ ． ｍ厚 ５ ０ Ａ ６铝合金薄板 Ｙ Ｇ激光焊接工艺范 围窄和对间 隙要 求严格等 问题 ， 系统地研究 Ａ 较
了该铝合金激光填丝焊接 工艺 。试验 中采用 Ｅ ５ ５ Ｒ ３６焊丝作 为填 充金属 ， 对光丝 间距 、 丝速度 、 送 激光功 率和焊接 速度等影响焊缝成形 的各种焊接工艺参 数进 行 了优化分 析。研究 结果表 明 ： 优化工艺 参数 可 以显 著改善 焊缝成 形； 与激光焊相 比， 激光填丝焊接工艺范 围明显扩大 ； 激光填 丝焊 的最 大容许 间隙裕度 可以提高 至 ０ ６—０ ９ｍ ． ． ｍ。
２６
２０ ０ ８年第 ８期
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5A06铝合金Plasma—MIG焊接工艺浅析
5A06铝合金Plasma—MIG焊接工艺浅析Plasma-MIG焊是等離子弧焊和熔化极气体保护焊（MIG）的综合焊接方法。
使用这种工艺对l0mm厚的5A06铝合金进行焊接，提高了接頭的强度、韧性，相对于传统MIG双道焊均有所提高。
标签：Plasma-MIG焊；5A06铝合金；焊接Plasma-MIG焊接技术诞生于上20世纪70年代，经常被视为等离子弧焊结合熔化极气体保护焊（MIG）发展而来的。
与常规熔化极气体保护焊相比，Plasma-MIG焊接技术具有焊接过程稳定、小飞溅以及熔敷效率高等优点，特别是用于铝合金焊接时，其焊缝质量高、晶粒小同时气孔少等特点。
国内对于Plasma-MIG焊接技术介绍较少，这种工艺的优异特点，本文将针对5A06铝合金进行Plasma-MIG焊接及传统的MIG焊接，对比分析Plasma-MIG焊接的优势。
1 试件制备焊接选用1.6mm的ER5356焊丝[1-2]。
其化学成分如表1所示。
利用机械加工的方法获取250mm×80mm×10mm的5A06铝合金板材试件A，并在板材上加工出一个3mm的60°V形坡口，其中C=0～1mm[1]。
采用垫板加工成型槽，确保焊缝背面完好，焊接前做焊前清理。
B试件则采用60°全V形坡口。
2 Plasma-MIG焊接由于Plasma-MIG焊接的工艺参数较多，所以利用正交法，以气孔率为指标探索各个工艺参数对气孔的影响，最终综合分析得出的最佳工艺参数，对加工好的5A06铝合金试件A进行Plasma-MIG焊接，焊接的工艺参数如表2所示。
对B试件进行传统的MIG双道焊接，参照文献所提供的工艺参数如表3所示[2-3]。
3 焊缝性能检测3.1 焊缝气孔检测对焊接后的板材试件A与B做X射线无损检测，结果显示，在试件A中只有极少量的气孔存在，相比较而言，B试件焊缝中的气孔数量比A试件多。
3.2 焊缝力学性能检测对焊接后的A、B试件及母材按照国家标准制作尺寸为80mm×10mm×3mm 的拉伸试样，在CSS-44300试验机上进行测试，加载速度为3mm/min，其拉伸结果如表4所示。
5A06铝合金激光-TIG电弧复合填丝焊的特性
暄 辐
光 钨 ｆ司距 ／ｒ ａｍ
图 ５ 光 钨 间距 对 焊 缝 成 型 的影 响
光钨 间距是 影 响激光 与 电弧 复合 效 果 一 个重 要 参 数 ，过 大 或是 过 小 都 会 影 响 复合 效果 而 最 终 影 响 复 合 焊焊 缝 的质量 。 ２．１．４ 焊接 电流 的影 响
激 光功率 是 激光 焊及 激 光 一电弧 复合 焊 工 艺 中一 个很 重 要 的工艺 参数 ，决定 了焊 缝 的熔 透 情 况 、焊接 的 效率以及接头的性能 ，激光功率 Ｐ选择得合适与否直 接影 响 着焊 接成 型 的质量 。
２．１ 工 艺参 数对 焊缝 成 型 的影 响 ２．１．１ 激光 功 率 的影 响
童
陶 辐
激 光 功 率 Ｐ／ｋＷ
图 ３ 激光功率对焊缝成 型的影 响 ２．１．２ 离焦 量 的影 响
图 ４为 离焦 量 变化 对 焊缝 成 型 的影 响 ，容易 看 出 ， 在 ０一＋１２ ｍｍｍ 范 围 内 ，离 焦 量变 化 对焊 缝熔 深 影 响 较 大 ，随着 离 焦 量 的增 加 ，熔 深 近似 呈 线 性减 小 。相 比
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。
表 １ 母 材 及 焊 丝 的 化 学 成 分 （质 量 分 数 。％ ）
生产应用 ｒ缛 慈
z z z PsgiolePfrp
图 ２ 对 接 接 头 坡 口尺 寸 示 意 图
沿垂 直 焊接 方 向取 焊 缝 断 面 ，研 磨 抛 光 后 用 饱 和 的 ＮａＯＨ溶液进行腐蚀 ，测定焊缝 断面 的熔深 、熔宽和 余 高来描 述 焊缝 成 型 ；参 照 ＱＪ ２６９８Ａ－２０１ １《铝及 铝合 金熔 焊技 术 要求 》对 焊接 接头 缺 陷进行 检验 及 评级 。
铝合金激光扫描焊接工艺特性
铝合金激光扫描焊接工艺特性摘要：铝合金材料焊接中，选择激光扫描焊接工艺优势鲜明，可以有效弥补和改善传统焊接工艺不足，减少焊接缺陷几率，提升焊接质量。
激光扫描焊接优势鲜明，在航天事业、汽车制造业和石油管道等领域广泛应用，结合铝合金材料的密度低和自重小的特性，切实提升工艺焊接质量。
文章主要研究内容时铝合金材料的激光扫描焊接工艺应用情况，把握技术的特点和难点，提出合理措施大范围运用。
关键词：激光扫描；铝合金；焊接工艺；气孔缺陷社会生产力水平不断提升，铝合金材料作为一种密度低、自重小的新式材料，广泛应用到各个行业领域。
铝合金材料其强度高、可塑性强、抗腐蚀性和导电性较强的优势，在汽车机械领域、航天领域和医疗器械等领域广泛应用背景下，对铝合金的焊接工艺也提出了新层次的要求。
激光扫描焊接作为一种性能可靠的焊接工艺，应用在铝合金材料焊接领域，可以有效提升焊接质量，促使铝合金材料利用率大大提升。
1激光扫描焊接技术的特点分析激光扫描焊接技术优势鲜明，基于激光束投射到扫描镜X轴和Y轴的反射镜，基于计算机来调整反射角度来精准焊接定位，提升焊接质量同时，减少铝合金材料损耗。
激光扫描焊接技术操作较为灵活，可以实现大范围扫描处理，有别于电弧焊工艺变形小、热输入低，有效改善激光污染问题。
激光扫描焊接技术的焊接点较多，工作效率和质量大幅度提升，是一种值得大范围推广应用的焊接工艺。
受限于铝合金材料特性，激光扫描焊接工艺应用中很容易出现气孔缺陷，致使焊接质量大大下降[1]。
铝合金材料在焊接中，诱发其空缺先问题是由于材料自身的干净程度不足，匙孔稳定性不足，因此激光扫描焊接中，匙孔内部不稳定，热气中液态金属流动到底部，形成气泡。
焊接速度逐渐下降，所产生的气泡无法有效排出，进而诱发气孔缺陷，影响到铝合金材料焊接质量。
2激光扫描焊接铝合金材料的难点2.1材料表面反射激光光线铝合金材料表面较为光滑，会反射激光光线，表明铝合金材料具有较强的光纤反射率，吸收率偏低。
5A06铝镁合金的焊接
Welding Technology Vol.48 No.4 Apr. 2019•焊工之友・95文章编号:1002-025X(2019)04-0095-025A06铝镁合金的焊接周光河，吕仲光，罗晓军，何世军(中石油第二建设有限公司，甘肃兰州730060)摘要：分析了铝镁合金5A06的化学成分及其焊接性，选用了相应的焊接材料，制订了适当的焊接工艺参数和严格的清理工作方案，获得了良好的焊接接头性能。
关键词：5A06铝镁合金；焊接性分析；焊接工艺参数中图分类号：TG444.74 文献标志码：B5A06合金中的主要合金元素为镁，是一种铝镁系防锈铝合金，其成形加工性能、耐蚀性以及焊接 性良好。
在空气中，铝的表面极易形成一层致密的氧化膜，这层氧化膜能阻止母材进一步被氧化，由于这一特点，在某石化公司化肥厂浓硝酸储存和浓 硝酸输送管线中得到了广泛的应用。
为了提高纯铝及铝合金焊接接头的焊接质量，对Q80mmx5mm 的5A06铝镁合金工艺管线进行了焊接试验。
1焊接性分析(1)铝具有强的氧化能力铝是活泼金属，在常温下会与空气中的氧气发生反应，最终铝易在表 面形成一层致密的氧化膜，化学成分为A12O 3,厚度为0.1-0.2 p.m,熔点高达2 050 X ：,而铝的熔点仅为 660七。
在平时氧化膜虽然对金属内部起耐腐蚀性的保护作用，但也会导致焊接时氧化更加剧烈。
一方面妨碍熔池内液态金属的正常流动，另一方面因密度大于液态铝而下沉，并形成夹渣，损害焊缝金属耐腐蚀性，熔合面上若生成氧化膜，则阻隔了工件与焊缝金属熔融，无法焊接。
母材化学成分及力学性能见表1及表20表2 5A06铝钱合金的力学性能表1 5A06铝镁合金的化学成分(质■分数)(％)Si Fe Cu Mn Mg Ti Be Al0.380.270.100.7 6.00.050.002余量收稿日期：2018-06-04抗拉强度RJMPa屈服强度RJMPa断后伸长率右口 (%)315-326205-22125-30(2) 焊接能耗高与普通碳钢相比，铝合金的热导率和比热容较大，超过前者的2倍。
高功率光纤激光非熔透焊接5A06铝合金
摘要 ：为 了解决高功率光纤激光 非熔 透焊接 ５Ａ０６铝合金 过程 中 ，焊接熔深 的控制 、合金元素的烧损 、焊缝表面质量 的改善等方面难 以兼顾 的问题 ，采用 固定激光功率 和正面焊接保 护气的方法 ，通过改 变单 一焊接参 量 ，研究 了焊接速率 、 离焦量 、搭接板间间隙的变化对焊缝表面质量 的影 响 ，并对焊缝 内部镁元素 的分 布规 律进行了理论分析和实验 验证 。结 果表 明，焊缝的硬度与镁元素 的分布相一致 ；由于熔合线 附近 晶粒 细化和母 材镁元 素扩散 的共 同作用 ，使熔 合线附 近的 硬度高于其它部位 ；优化参量后 的非熔透激光焊 接头强度大于 电弧铆焊接头 ，间隙为 ０．２ｍｍ 的时候 ，激 光焊接头强 度最 大 ，为母材抗拉强度 的 ６８．１％ 。这一结果对指导工业 中的铝合 金非熔透激光焊接是有帮助 的。
引 言
５Ａ０６铝 合金 为 Ａ１．镁 系合 金 ，具 有耐 蚀 性好 、比强 度 高 、退 火后 焊接 性 能 好 等 优 点 ，在 航 空 、航 天 、汽 车 、 化学 工 业 等 场 合 得 到广 泛 应 用 … 。为 保 证 箱 体 内部 元 器件 的工作 环 境 ，箱体 外 的加 强 筋 都 采 用 非熔 透 焊 接 ，较 为普遍 的是 电弧铆 焊 ，通 过填 充焊 丝 改善焊 点 的 性 能 ，但是 焊点 表 面会有 很大 的 凸起 ，箱 体 内部 容易产
第 ４０卷 第 １期 ２０１６年 １月
激 光 技 术
ＬＡＳＥＲ ＴＥＣＨ Ｎ０ＬＯＧＹ
Ｖｏ１．４０，Ｎｏ．１ Ｊａｎｕａｒｙ，２０１６
文 章 编 号 ：１００１—３８０６（２０１６）０１—００１５—０５
某发射集装箱5A06铝合金TIG焊接工艺研究
逸305
逸145
逸12
1.2 试验方法 焊接试件分别进行双 V 型对接接头和角接接头
单面角焊缝模拟试件遥 焊前将试样依次进行除油渊 超 声波清洗袁温度 40 益 ~ 60 益袁时间 5 ~ 7 min冤 袁除氧 化膜 渊 碱洗院5% ~ 10%NaOH 溶液袁50 益 ~ 70 益袁浸 泡 5 min ~ 7 min曰 水洗院 流动清水冲洗 1 min ~ 2 min曰酸洗院30%HNO3 水溶液袁室温 袁浸 泡 3 min ~ 5 min曰水洗院流动冷水冲洗+热水冲洗冤 袁预热渊 在烤箱中 加热至 80 益 ~ 100 益袁保持 1 h冤 袁丙酮擦拭渊 焊缝及 焊缝边缘 50 mm 以内的范围擦拭冤 袁加热烘烤渊 使用 乙炔氧火焰烘烤坡口处 1 min ~ 2 min袁同时使用红外 测温仪监测温度不超过 120依30 益冤 袁打磨渊 用不锈钢 钢丝刷打磨后方可进行焊接冤 遥 焊接环境要求相对封 闭车间并配备换气除烟设备尧温度不低于 15 益尧湿度 不超过 50%遥 并进行焊后退火去应力 渊 退火温度为 150 ~ 180 益袁保温 120 ~ 150 min袁随炉冷却冤 遥
中图分类号：TG457.14
文献标识码：A
文章编号：1672-545X（2019）06-0111-04
0 前言
5A06 铝合金属于变形铝合金中的一类袁 它是不 可热处理强化的铝合金袁 为 Al-Mg 系防锈铝袁5A06 铝合金具有较高的强度和腐蚀稳定性袁 在退火和挤 压状态下塑性尚好袁焊接性能良好袁易达到高强度的 焊接接头袁可切削性能良好遥 因此 5A06 铝合金在船 舶领域中应用十分广泛[1]遥 5A06 铝合金焊接方式有 多种袁但采用钨极氩弧焊渊 tungsten inert gas welding袁 TIG冤 袁由于设备成本比较低袁易于操作等特点袁目前 在生产制造中仍在广泛应用并居主流地位[2]遥
5A06铝合金平板激光诱导热成形试验研究
弯 曲成 形技术 是 一 项 关 键 技 术 。 目前 使用 的滚 弯 、
模压 、 增量压弯 、 时效 蠕 变 等 成 形 技 术 具 有 废 品率
高、 成形 效率 低 、 需 要 大 型专 用 设 备 、 残 余 应 力 无 法
评 估等 缺 点 。将 激 光 诱 导 热 成 形 技 术 应 用 于 壁 板 弯 曲是一 个新 的手 段 ， 它属 于热 塑性 成形 ， 不存 在
第 １ ６卷
第３ ３期
２ ０ １ ６年 １ １ 月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖ０ １ ．１ ６ Ｎｏ ． ３３ ＮＯ Ｖ．２０１ ６
１ ６ ７ ｌ 一 １ ８ １ ５ （ ２ ０ １ ６） ３ ３ — ０ ０ １ ８ — ０ ６
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
摘
要
５ Ａ ０ ６铝 合 金 具 有 良好 的 塑 性 、 断裂 韧 性 、 焊接性能及耐腐蚀 性 ， 是 航 天 器 舱 体 的 首 选 材 料 。 为 探 索其 在 激 光诱 导 下
的成形特性 ， 通过试验 研究 了激光功率 、 扫描速度 、 光斑直 径 、 扫描次 数等 工艺参数 对板材 弯 曲角度 的影 响规律 ； 并 通过 比较 扫描前后板材 的金相组 织、 硬度 、 强度 等性 能的变化 ， 揭示 了激光扫描对材 料性能 的影响情况。试验 结果表 明： 激 光诱导热 成 形可 以有效地使 ５ Ａ ０ ６铝合金板材发生弯 曲， 通过合 理选 择工艺参数可 以实现板材任意 角度 的弯 曲； 板材经 激光扫描 后， 其晶
２ ｏ １ ６年 ５月 ２ ４ 日收 到 国 家科 技重 大专 项 （ ２ ０ １ ４ Ｚ Ｘ ０ ４ ０ ０ １ — １ ５ １ ） 和
5A06铝合金激光填丝焊工艺研究
26
20 0 8 年第 8 期
Research Paper 试验研究 5A 06铝合金 母材基本相同。试验中对 影响激光填丝 焊焊缝成形的各工艺参数进行了优化, 重点分析了送 丝速度、 激光功率和焊接速度对焊缝成形的影响。 2 结果与讨论 2. 1 激光填丝焊送丝几何位置对焊缝成形的影响 激光填丝焊送丝几何位置 主要包括送丝方式、 送 丝角度 和光丝间距 D, 如图 1 所示。送丝方式分为前
中图分类号 :
TG115 . 28
0 前
言
1 试
验
铝合金不仅具有低密度、 高比强度、 高比模量、 良 好的断裂韧性、 疲劳强度和较低的裂纹扩展速率, 同时 还具有优良的成形工艺性和良好的耐蚀性, 因此成为 航空航天工业中的主要结构材料。其中 5A06 铝合金 属于 A l- M g 系防锈铝合金 , 退火时焊接性、 抗蚀性良 好 , 冷变形可提高强度 , 因此在中载构件、 液体容器、 管 道等零件中被广泛采用。 与常规的熔焊方法相比 , 激光焊接具有热输入低、 焊接变形小 , 焊缝质量优良、 生产效率高, 易于实现自 动化焊接等优点
[ 6]
K ataya ma S J , Ya m aguchi Y. Effect o f porosity and me chan ica l prope rties o f CO2 laser w e lded a lum inum a lloy[ J]. W elding R esearch Supp lement , 2005( 5): 70- 73.
北 京 工 业 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ( 100022) 北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室 ( 100024)
摘要
5A06的焊接工艺与性能
5A06的焊接工艺与性能陈文静;范浩霖;陈群燕【摘要】采用电子束工艺焊接5A06铝合金,对获得的焊接接头进行了焊缝外观检查、无损检测和显微硬度测试以及X射线衍射分析,分析焊缝区、母材的显微组织和接头性能.结果表明,采用焊接工艺参数(加速电压40 kV、聚焦电流245.8 mA、电子束流38 mA、焊接速度77 mm/min;带扫描)焊接的整批产品,经过X射线探伤,焊缝内部无裂纹、夹渣,无气孔缺陷,焊缝中Mg烧损较小,焊接接头中焊缝区硬度较母材降低.另外在焊接接头中焊缝区和母材的相组成基本相同,但是焊缝中Al和AlFe3相组成明显增多.焊缝外观、内部质量、熔深均满足产品的使用要求.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2016(046)003【总页数】4页(P148-151)【关键词】5A06铝合金;焊接接头;显微组织;性能【作者】陈文静;范浩霖;陈群燕【作者单位】西华大学材料科学与工程学院,四川成都610039;西华大学西华学院,四川成都610039;山东工业职业学院机电系,山东淄博256414【正文语种】中文【中图分类】TG457.145A06铝合金是铝-镁系合金中镁含量高、不可热处理强化的铝合金，其强度中等，疲劳性能、焊接性能、抗蚀性能良好，冷变形可提高强度。
5A06铝合金还具有低密度、优良的导电性与导热性、非磁性、反射性、阳极氧化性等综合性能。
因此，5A06铝合金在中载构件，液体容器、管道等焊接结构件及船舶领域中应用十分广泛，其薄壁产品也在某些压力容器的研制中得到广泛使用，5A06铝合金退火后焊接性、抗蚀性良好，冷变形后可提高强度，因此，在中载构件、液体容器、管道等零件中已被广泛采用。
5A06铝合金焊接方式有多种，但采用真空电子束焊接铝合金，不但焊件的熔深大，焊接速度快，热输入低，热影响区小，焊缝纯度高，而且变形量也小，接头力学性能好[1-2]。
航天某破裂膜片主要用于防止加注贮存期间安溢活门发生微量泄露，故对焊缝质量要求高：对试件焊缝常温加压0.5 MPa，保压10 min，要求无气泡，熔深不小于4 mm，对所有焊件进行射线探伤，接头内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合，不应有带尖角的气孔，铝合金接头中允许存在的微小气孔尺寸不大于φ0.2 mm。
5A06 铝合金的激光填丝焊接头组织与性能
5A06 铝合金的激光填丝焊接头组织与性能余阳春;王春明;余圣甫【摘要】为了研究5A06铝合金焊接接头的显微组织和力学性能,采用3kW的Nd∶ YAG激光器填充SAl-Mg5焊丝,对2mm厚的5A06铝合金板进行对接拼焊.焊缝的化学成分基本和基材相同,显微组织在靠近熔合线附近为细小致密的柱状晶,焊缝中心为细小的枝状晶,热影响区宽度为50μm～100μm,晶粒粗化不明显:接头的拉伸强度达到母材的93%以上,延伸率为基材的58%左右:断口位置为热影响区,断裂特性和母材相似,均为韧窝和撕裂棱混合型韧性断口.结果表明,在铝合金的激光焊接过程中,填充合适成分焊丝可以消除铝合金激光自熔焊时的凹陷、咬边等宏观缺陷,接头的综合力学性能得到极大改善.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2010(034)001【总页数】4页(P34-36,52)【关键词】激光技术;5A06铝合金;激光填丝焊;显微组织;拉伸强度【作者】余阳春;王春明;余圣甫【作者单位】华中科技大学,材料科学与工程学院,武汉,430074;华中科技大学,材料科学与工程学院,武汉,430074;华中科技大学,材料科学与工程学院,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TG456.7引言5A06防锈铝合金属于铝-镁系合金，具有良好的耐蚀性、较高的比强度、导电性及导热性好等优点，退火后焊接性良好，是焊接结构中应用最多的铝合金之一。
其在航空、航天、汽车、机械制造、电工、化学工业等应用场合中已得到大量应用。
迄今为止，针对这种铝合金的焊接主要为惰性气体保护金属极电弧(metal-arc inert-gas,MIG)焊、惰性气体保护钨极电弧(tungsten inert-gas,TIG)焊等电弧焊方法，但是由于铝合金熔点低、热传导系数大、密度小、线膨胀系数大等特点，普通电弧焊焊接时，易在焊缝及热影响区中形成气孔、裂纹及热变形等各种焊接缺陷，尤其是焊接热影响区的软化导致其接头强度往往大大低于母材强度，严重制约了其在工业中的应用[1-5]。
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５ ６铝合金 属于 Ａｌ Ａ０ —Ｍｇ系防锈 铝合金 ， 火 退
时可焊性 、 蚀 性 良好 ， 变形 可 提 高 强度 ｌ ， 抗 冷 １ 因此 ］
模式 为多 模 。其 机 械 系 统 部 分 采 用 六 自由 度 机 械 手 ， 光通 过光 纤 传 输并 反 射 聚 焦 后 到达 工 件 。反 激 射镜焦 长 为 ２ ０ｍｍ， ０ 焦斑直 径 为 ０ ６ｍｍ。焊接 过 ．
焊接 的激 光焊 接参 数 ， 过 添 加填 充 焊 丝 却 可 以获 通 得较 好 的焊接 效果 ， 对 焊 接效 果 和气 孔 的形 成 机 并 理进 行 了分析 。
焊 接 高 温 区 进 行 保 护 。焊 后 对 激 图 １ 激光填丝焊接装置示意图
光 焊 和激光 填丝 焊 的焊 接效 果进 行 了对 比分 析 。
２ 试 验 结 果及 讨 论
２ １ 激 光焊 及激 光填 丝焊 的焊缝 成 形 ． 在对 １ ２ｍｍ 厚 ５ ０ ． Ａ ６铝合 金 薄板 激 光焊 接 工 艺 研究 的基 础上 ， 发现 只 有在 较 高焊 接 速 度 （ ５ ７ ≥ ．
１ 试 验 条 件 及 方 法
试验 材 料 为 １ ２ ｍｍ 厚 ５ ６铝 合 金 轧 制 板 ． Ａ０
程 中工件 台静止 ， 由机 械 手带 动 激 光 和 导丝 嘴相 对
在 中载 构件 、 液体 容器 、 管道 等零件 中应 用较 多 。激 光 焊接 铝合 金虽然 焊接 变形小 、 产效 率高 ， 他对 生 但
装 配 间隙 的高要求 和焊 接过程 的不稳定 性 限制 了某
些 应用 。而 激光填 丝焊 接铝合 金 不但可 以保持 激光
摘 要 ： １ ２ｍｍ 厚 ５ ０ 对 ． Ａ ６铝合金 薄板 进行 了激 光填 丝焊试 验 ， 现在 较低 焊接 速度 时激光 焊 不 能 发
实现 有效焊 接 的焊接 工 艺参数 ， 通过 添加 焊 丝却 可 以获得 较 好 的 深熔 焊 效 果 ， 缝 中只含 有 少量微 小 气 焊
孔， 并分析 了焊接 效果 及 气孔 的 形 成机 理 。激 光 填 丝 焊 通 过 添加 焊 丝 可 以增 加 材 料 对 激 光 能 量 的吸 收
材 ， 径 Ｏ 直 １ｍｍ 的 Ｅ ５ ５ Ｒ ３ ６填充焊 丝 。铝合 金及 填 充焊 丝 的化 学 成分 见 表 １ 。板材 首 先 被 加工 成 ３ ０ ０
ｍ／ ｎ 时才 能获 得 成 形 较 好 的 焊 缝 。而 在 较 低焊 ｍｉ）
接 速度 时呈 现 ２ 现象 ， 种 其一 是热 导焊 ， 其二 是实现
深 熔焊接 ， 在焊 缝 局部 会 有 焊 漏 和 未焊 透 连 续 出 但
现 。激光 填 丝焊接 方法 通过 添加 焊丝 可 以较 好地 改 善 以上 ２种现 象 ， 大大扩 展激 光焊 接工 艺范 围 ， 更加
ｍｍ×１ ０ｍｍ 的试件 ， ０ 焊前 用化 学 方 法去 除试 件 表
面 的 油 脂 和 氧 化 膜 。 试 验 采 用 了 以 ＡＭ３ ６型 ５
金 熔焊 时产 生气 孔 的主 要 原 因Ｅ６。 因此 如何 消 除 ５ － ］
气 孔缺 陷成 为铝合 金结 构件焊 接 中的一 个难点 。
本文 采 用 大 功 率 ＹＡＧ 激 光 填 丝 焊 接 系 统 对
侧 吹保 护 （ 气 ， 氩
流 量 １ ／ ｎ 对 ５ Ｌ ｍｉ ）
１ ２ｍｍ 厚的 ５ ６铝合 金 薄 板 进 行 了 激光 填 丝 焊 ． Ａ０ 接试 验 ， 发现 当激 光功 率 密 度 未达 到或 接 近一 般 铝 合 金深熔 焊 阈值 时 ， ５ ６铝 合 金 不 能 进 行 有 效 对 Ａ０
运动来 实 现激光 填 丝 焊 接 ， 图 １所示 。焊 接 试 验 如
采 用 平 板 堆 焊 方 式 ， 件 上 表 面 处 试 于激 光 焦 点 位 置 。 焊 接 激 光 头 倾 斜
焊 固有 的优 点 ， 可 以降低对 接焊 时 的装 配精 度 ， 还 改 善 激光 焊接 的焊缝 成形 ， 防止 裂纹 产生 ， 提高接 头 的
率， 维持 “ 小孔” 的相对 稳 定 ， 显著 改善激 光焊 在较低 焊接 速度 时的焊 缝 成形 ， 好 地 实现 了焊 缝 的单 面焊 更
双 面成形 。
关键词 ： 光焊 ； 激 激光 填丝 焊 ；ＡＯ ５ ６铝 合金 ； 气孔
中图分 类号 ： Ｇ ４ ２ １ Ｔ ２ ． 文献标 志码 ： Ａ
力 学性 能 ， 以较 小 的功 率 实 现厚 板 的焊 接 等ｌ ］ 从 ＿ ， ２ 。 而 大大 扩展激 光 焊 接 的 可能 性 与 应 用 范 围 。另 外 ，
８ ， 接 过 程 中采 。焊
用背 保 护 （ 气 ， 氩
流 量 ２ ｍｉ ） ０ Ｌ／ ｎ 和
铝 合 金对 气 孔有 最 大 的敏 感 性 ， 氢是 铝 及 铝合 ］而
・
６ ・ ８
新技 术新 工艺 ・ 加工工 艺技 术与 材料研 究 ２ ０ 热 ０ ８年 第 １ Ｏ期
同焊 接线 能量 （ ０ ／ １ ０Ｊ ｍｍ） 激 光 焊 和激 光 填 丝 焊 时
５ 合 金 激 光填 丝 焊 接 特 性研 究 ６铝 ＡＯ
许 飞 。 陈 俐。 巩 水 利。 李 晓 杨 琛 ， ， ， ，
（ ．北 京 工 业 大 学 材 料 科 学 － 程 学 院 ， 京 １ ０ ２ ； ．北 京 航 空 制造 工 程 研 究所 ， 京 １ ０ ２ ） １ ９工 北 ００２２ 北 ０ ０４
Ｙ ＡＧ 激光 器为 核心 的激光 填丝 焊接 系统 ， 光 器额 激
定 输 出功率 ３ ５ｋ ， ． Ｗ 最大输 出功率为 ４ ５ｋ ， 光 ． Ｗ 激
有 效地实 现 ５ ６ 合金 薄板 的焊接 。 Ａ０ 铝
图 ２是 ５ ６铝 合金 薄板在 较低 焊接 速度 和相 Ａ０
表 １ Ａ０ ６铝 合 金 及 填 充 焊 丝 化 学 成 分 （ 量 分 数 。 ） 质