铝及铝合金激光焊接技术的研究现状
激光焊接技术的研究现状及发展趋势
激光焊接技术的研究现状及发展趋势一、本文概述激光焊接技术，作为一种先进的焊接工艺，自诞生以来便在多个领域展现出其独特的优势和应用潜力。
本文旨在全面综述激光焊接技术的研究现状，并探讨其未来的发展趋势。
我们将从激光焊接的基本原理出发，分析其在不同材料、不同工业领域的应用情况，总结当前激光焊接技术面临的挑战与问题，并预测其未来的发展方向。
我们还将关注激光焊接技术的创新点和发展热点，以期为读者提供一个全面、深入、前沿的激光焊接技术全景图。
通过本文的阅读，读者可以了解到激光焊接技术的最新进展，以及未来可能的技术突破和应用拓展，为相关研究和应用提供参考和借鉴。
二、激光焊接技术的研究现状激光焊接技术自诞生以来，便以其独特的优势在工业生产中占据了重要的地位。
作为一种高效、高精度、低热输入的焊接方法，激光焊接已广泛应用于汽车、电子、航空、冶金等多个领域。
目前，激光焊接技术的研究现状主要体现在以下几个方面。
激光焊接的工艺研究已经相当成熟。
研究人员通过不断优化激光功率、焊接速度、保护气体等参数，实现了对焊接过程的精确控制。
同时，针对不同材料的特性，研究人员还开发出了多种激光焊接方法，如脉冲激光焊、连续激光焊、激光填丝焊等，以满足不同行业的需求。
激光焊接设备的研究也在不断进步。
随着激光技术的快速发展，激光焊接设备的功率和稳定性得到了显著提升。
同时，设备的智能化、自动化水平也在不断提高，如机器人激光焊接系统的出现，大大提高了生产效率和质量稳定性。
激光焊接过程中的质量控制和检测技术也是当前研究的热点。
通过在线监测焊接过程中的温度、熔池形态等关键参数，可以实时调整焊接工艺参数，保证焊接质量。
同时，无损检测技术的应用也为激光焊接的质量控制提供了有力支持。
然而，尽管激光焊接技术在许多方面已经取得了显著的成果，但仍存在一些挑战和问题。
例如，对于某些高反射率或高导热性的材料，激光焊接的难度较大。
激光焊接的成本较高，也在一定程度上限制了其应用范围。
铝合金焊接研究现状
工 业 技 术
Ｃｈ ｉ ｎａ Ｎｅ ｗ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐｒ ｏ ｄ ｕ
铝合金焊接研究现状
张 瑞 英
（ 河北科技 大学 ，河北 石 家庄 ０ ５ ０ ０ １ ８ ）
摘 要 ：现 代 有 色金 属 焊接 工 艺 的进 步 ，将 有利 于我 国工 业 的进 步。 本文 从 铝合 金 的分 类及 其 焊接 性 出发 ，介 绍 了钨 极 氩 弧 埠、搅 拌 摩擦 焊 、熔 化极 惰 性 气体保 护 焊 、激光 焊 、激 光 一 电弧复合 焊 在铝 合金 焊接 中的研 究现 状 ，并对 铝 合金 焊
２ ． ３ＭＩ Ｇ焊
成塌陷。焊接铝合金时，易出现氢气孔 ， 因 为 氢 在 铝合 金 中 的溶 解 度 ，会 由液 态
时６ ９ ｍＬ ／ １ ０ ０ ｇ变 到 ０ ． ０ ３ ６ ｍ Ｌ ／ １ ０ ０ ｇ ， 使 气 体 在 熔 池 快 速 凝 固时 来 不 及 溢 出而 成 为 气孔。 合 金一 般有 较 宽 的脆性 温度 区间 ， 线 膨 胀 系 数 大 ，约 是 低 碳 钢 的 ２ 倍 ，凝 固时平均收缩率约 ５ ％，因此铝合金焊接 中易 产 生 变 形 和热 裂 纹 。铝 合 金 与 氧 的 亲和 力 大 ，暴 露 在 空 气 中表 面 会 生 成 一 层 氧 化 膜 ，熔 点 约 ２ ０ ５ ０ ￣ Ｃ ，焊 接 时 阻 碍 填 充 金 属 与基 体 的 润 湿 ，易 造 成 夹渣 。 对 于锻 造铝 合金 ，焊后 易软 化 。 ２铝合 金 的焊接 方 法 ２ ． １ 钨极 氩 弧焊 钨 极 氩 弧 焊 是 目前 广 泛 应 用 的铝 合 金 焊 接 方 法 ，用 金 属 钨 做 电极 ，惰 性 气
激光焊接铝合金的难点及采取的工艺措施
激光焊接铝合金的难点及采取的工艺措施随着科技的发展，激光焊接技术在各个领域得到了广泛的应用，尤其是在金属材料的加工过程中。
激光焊接铝合金这一领域却面临着诸多挑战。
本文将从铝合金的特点、激光焊接的难点以及采取的工艺措施等方面进行详细的探讨。
一、铝合金的特点铝合金是一种具有优良性能的金属材料，它具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点。
这些特点使得铝合金在航空、航天、汽车等领域具有广泛的应用前景。
铝合金的这些优点也给激光焊接带来了一定的难度。
铝合金的熔点较低，容易产生氧化膜，影响焊接质量。
铝合金的热导率较高，导致热量容易散失，需要采用较高的功率进行焊接。
铝合金的成分复杂，不同种类的铝合金之间存在化学成分差异，这也给激光焊接带来了一定的挑战。
二、激光焊接铝合金的难点1. 氧化膜的影响铝合金在加热过程中容易产生氧化膜，这层氧化膜不仅会影响焊缝的质量，还会导致气孔的产生。
因此，在激光焊接铝合金时，需要采取一定的措施去除氧化膜。
常用的方法有机械磨削、化学清洗和电化学清理等。
2. 热量散失问题铝合金的高热导率导致热量容易散失，这就需要在激光焊接过程中采用较高的功率进行加热。
过高的功率会导致焊缝过深，产生裂纹。
因此，在激光焊接铝合金时，需要寻找合适的功率平衡点。
3. 成分差异问题铝合金的成分复杂，不同种类的铝合金之间存在化学成分差异。
这就要求在激光焊接过程中，需要根据不同的铝合金种类选择合适的焊接参数和工艺措施。
还需要对铝合金的微观结构进行分析，以便更好地控制焊缝的形成和性能。
三、采取的工艺措施针对上述难点，本文提出以下几点工艺措施：1. 采用预处理方法去除氧化膜在激光焊接前，可以采用机械磨削、化学清洗和电化学清理等方法去除铝合金表面的氧化膜。
这样可以有效地减少氧化膜对焊缝质量的影响。
2. 调整激光功率平衡热量散失问题在激光焊接过程中，可以通过调整激光功率来平衡热量散失问题。
一般来说，随着激光功率的增加，焊缝深度也会增加。
铝合金的研究现状及应用
铝合金的研究现状及应用铝合金是一种由铝和其他元素（主要是铜、锰、锌、镁和铬）组成的合金。
它具有轻质、耐腐蚀、耐冲击等特点，是一种优质的工程材料，被广泛使用在航空、航天、船舶、汽车、医疗设备、照明灯具等领域。
近年来，随着科技不断发展，铝合金研究也得到了广泛的应用，并取得了许多巨大的成就。
首先，人们运用晶体缺陷进行了大量的研究，使铝合金更具有弹性，可以抗震、耐用、降低重量；其次，目前已经开发出了高强度、高磁导率、低密度的铝合金；最后，无极消解技术（WAMT）可以更有效地改善整体性能。
针对以上研究成果，现在的铝合金已被广泛应用于各个领域。
其中，航空航天领域是最大的应用方面，铝合金材料用于构建飞机和太空舱，为航空安全提供了有力的保障；船舶领域中，铝合金材料可以使船只更容易浮起，减少摩擦，减少排放的污染物；汽车领域中，铝合金材料可以减少汽车重量，使汽车节能减排；医疗设备领域中，铝合金材料可以提供安全的结构，提高复杂的精密仪器的精度；照明灯具领域中，铝合金材料可以组成灯具的散热处理，改善灯具的照明功效。
虽然铝合金具有诸多优势，但它也存在着一些风险。
主要是污染现象，其原因是因为在铝合金加工过程中容易产生污染物，例如铁污染物等，而且污染物也容易进入空气中，造成空气污染。
此外，铝合金材料也容易氧化，在长时间照射下易老化，还可能有交联反应而变脆。
因此，如何有效地利用铝合金材料，控制其污染、预防老化等方面仍然需要进行深入的研究和开发。
首先，要采取有效措施，避免在铝合金的加工过程中，污染物可以进入到空气中；其次，在铝合金表面进行防护处理，以延长它的使用寿命；最后，改进工艺来增加铝合金材料的韧性，以提高它的安全性能。
综上所述，铝合金是一种具有多种性能优势的优质工程材料，因此受到了广泛的使用。
然而，在应用中还存在一些问题，要求我们不断加以改进和完善。
让我们携手努力，为铝合金研究和应用发展做出贡献！。
铝合金焊接方法的研究现状
１ 铝合金 的先进焊接方法
１１钨 极 氩 弧 焊 （ Ｉ ． Ｔ Ｇ）
钨 极氩 弧 焊 是 目前 广 泛 采用 的焊 接铝 合 金 的 方 法 。它 是一 种 以钨棒 为一 个 电极 ， 以焊件 为另 一 个 电极 ． 惰 性 气体 保 护两 电极 之 间 的 电弧 、 池 用 熔 及 母 材 热 影 响 区 而 实 现 电弧 焊 接 作 业 的 一 种 方 法 。 据 电 流性 质分 为 直 流氩 弧 焊 和交 流 氩 弧焊 。 根
电子束 焊接 是指 在真 空环 境 中 。 使用 会 聚的高 速 电子 流轰 击 焊件 连 接部 位 ，使 需焊 接 部 位产 生 热能 ， 从而 使被 焊金 属融 合 的一 种 焊接方 法 。其 突 出特点 是 功率密 度 高 、 透力 强 、 确 、 速 、 穿 精 快 可控 、 保 护效 果好 。对 于铝 合金 使用 电子 束焊接 方法 ， 可 大大 减 小热 影 响 区 ， 提高 焊 接接 头 强 度 ， 免热 裂 避 纹等 缺 陷 的产 生 。杜文 华 等圆 究 了 ２ １ 研 Ａ ２铝 合金 真空 电子束 焊 工艺 研 究 及气 孔 缺 陷 的 防止 。研 究 结果 表 明 ： 在采 取 合 理 的焊 接 工艺 措施 后 ， 接头 中 的气 孔 缺 陷可 得 到很 好 的控 制 ，保证 了焊 缝应 具 有 的力 学 性能 ， 满足 设计 使用 要求 。但其 存 在成本 较高 、 件 尺 寸受 真 空室 限制 等 问题 ， 在 铝合 金 工 其 的焊 接 中的应用 受 到 限制 。
收 稿 日期 ：０ ８ １ － ０ ２ ０ — ２ ２
铝及 铝合 金 激光 焊接 技 术 Ｌ ｓｒ ｌｉｇ是近 ａｅ ｄｎ） Ｗｅ 年来 发 展 起来 的一项 新 技 术 。 它是 以高能 量 密度 的激 光 作 为加 热 热 源 ，对 金属 需 焊 接部 位 进 行加 热使 其 熔 化形 成 焊 接接 头 。其优 点 是 ：能 量 密度 高 ， 输 入 量 小 ， 接 变 形 小 ， 得 到 窄 的 熔 化 区 热 焊 能 和 热影 响 区以及 熔 深大 的焊缝 ； 冷却 速 度 快 ， 焊缝 组 织 微 细 ， 焊 接 接 头性 能 良好 ； 接 速 度 快 、 故 焊 功 能 多 、 应 性 强 、 靠 性 高 ， 不 需 要 真 空 装 置［ 适 可 且 ３ １ 。 虽 然用 激 光 焊接 铝 合金 具 有 很 多优 点 ，但 是 由于 这 种 工艺 还 不成 熟 ， 接 时存 在 着一 些 问题 ： 焊 铝合 金 对激 光 能 的 吸收 很低 ； 金 元 素 烧损 严 重 ； 产 合 易 生 气孔 ： 热裂 纹 敏感 性 大［ ４ １ 以从 增 大激 光 功 率 。可 密 度 和提 高 铝合 金 对激 光 能 的 吸 收率 这 两个 方 面 采 取措 施解 决这 些 问题 。
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究1. 引言1.1 激光焊接技术的定义激光焊接技术是一种利用激光束将热能集中到焊接点进行熔化并连接材料的先进焊接方法。
通过激光束高能量密度和高束质量，可以实现快速、高效、精确的焊接过程。
激光焊接技术在金属、塑料、陶瓷等材料的连接中广泛应用，具有焊缝小、热影响区少、变形小等优点。
随着激光技术的不断进步和发展，激光焊接技术已成为现代制造业中一种重要的焊接方法，被广泛应用于汽车、航空航天、电子、医疗器械等领域。
激光焊接技术的发展为加工技术的进步和产品质量的提高提供了重要支持，是当前研究和发展的热点之一。
1.2 激光焊接技术的重要性1.提高生产效率：激光焊接技术具有快速焊接速度、操作简便等特点，可以大幅提高生产效率，节约人力、时间和成本。
2.提高焊接质量：激光焊接技术能够实现高精度的焊接，焊缝质量好，可以避免气孔、裂纹等焊接缺陷，确保焊接连接的牢固性和稳定性。
3.拓展适用范围：激光焊接技术可以应用于各种金属材料的焊接，包括高熔点金属和难焊材料，具有很强的适用性和通用性。
4.降低能源消耗：相比传统焊接方法，激光焊接技术采用光能作为热源，能量利用效率高，节能环保，有利于减少对环境的影响。
激光焊接技术在制造业中的重要性不容忽视，其在提高生产效率、提高焊接质量、拓展适用范围和降低能源消耗等方面的优势，使其成为现代工业领域中备受重视的焊接技术之一。
2. 正文2.1 激光焊接技术的研究现状1. 激光焊接技术的发展历程：激光焊接技术自20世纪70年代开始逐渐发展，并在各个领域得到广泛应用。
随着激光技术和光学技术的不断进步，激光焊接技术的研究也得到了快速发展。
2. 激光焊接技术的研究热点：当前的研究主要集中在提高焊接质量和效率、拓展适用范围、降低成本和提高稳定性等方面。
利用不同波长的激光进行焊接，探索新的焊接材料、优化焊接参数等。
3. 激光焊接技术的现有问题：虽然激光焊接技术在许多领域取得了成功，但仍然存在一些问题，如焊接过程中容易产生气孔、热裂纹等缺陷，需要进一步研究和解决。
铝合金焊接技术的研究现状及发展趋势
铝合金焊接技术的研究现状及发展趋势发布时间：2022-11-08T07:23:33.659Z 来源：《福光技术》2022年22期作者：袁江[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。
新疆乌鲁木齐石化公司检维修中心维修二车间新疆乌鲁木齐 830019摘要：长期以来，铝合金激光焊接是科研院所和企业持续进行技术研究和应用的难点和热点领域，随着市场对结构轻量化需求的持续增长，以及国产高功率激光器、激光头产品逐渐发展成熟，激光焊接系统成本呈现下降趋势。
在此背景下，限制铝合金激光焊接应用扩大的关键瓶颈将由成本投入向焊接工艺转变，突破新型/难焊铝合金材料、以及厚板复杂结构在特定应用场合的激光焊接工艺将成为铝合金激光焊接技术的发展趋势和应用增长的动力源泉。
关键词：铝合金；激光焊接；焊接工艺；应用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，材料的焊接性与满足应用条件的强塑性、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，包括激光器的快速发展，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、场景的应用需求，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 铝合金焊接技术的研究现状1.1 传统焊接技术铝合金的传统焊接技术包括TIG焊、MIG焊、等离子弧焊等。
这些技术的焊接工艺已经比较成熟，现阶段的研究重点在于改善与创新。
1998年由肯塔基大学的机器人及制造系统中心和美国国家科技基金资助而研制的双焊枪TIG焊，可以不用填充焊丝，并能增加熔深；芬兰Kemppi公司2001年在市场上推出的一款全数字化脉冲（double pulse）MIG焊机Kemppi pro Evolution，使得送丝速度与脉冲频率相适应从而提高焊接质量；美国航空航天管理局（NANA）对变极性进行了大量的研究，成功研制了以变极性等离子弧焊工艺（VPPAW）为核心的焊接技术和相应的设备，并成功地实现了厚板铝合金构件的焊接。
激光焊接技术最新研究进展及应用现状
激光焊接技术最新研究进展及应用现状激光焊接技术是一种利用激光束对工件表面进行加热，使其局部区域达到熔化温度并进行焊接的方法。
由于其高能量密度、快速焊接速度和良好的焊缝质量，激光焊接技术在工业生产中得到广泛应用。
本文将介绍激光焊接技术的最新研究进展以及其在各个领域的应用现状。
1.新型激光源的应用：传统的激光焊接技术主要采用CO2激光器或固体激光器作为激光源，但这些激光源存在功率不够高、效率不高等问题。
近年来，随着光纤激光器和半导体激光器的发展，这些新型激光源正逐渐应用于激光焊接技术中，能够提高焊接效率并降低成本。
2.材料的多样化：激光焊接技术在过去主要应用于金属材料的焊接，如不锈钢、铝合金等。
而近年来，随着激光设备的不断改进，激光焊接技术已经可以应用于其他类型的材料焊接，如塑料、陶瓷等。
3.智能化控制系统的发展：激光焊接过程中需要实时监控焊接质量，对焊接参数进行自动调整，以保证焊接接头的质量。
近年来，智能化控制系统在激光焊接技术中得到了广泛应用，能够实现焊接过程的实时监控和参数的自动调整，提高焊接质量和生产效率。
1.汽车制造：激光焊接技术在汽车制造中得到广泛应用，主要用于焊接汽车车身和零部件。
激光焊接能够实现高效、高质量的焊接，提高汽车的安全性和稳定性。
2.航空航天：航空航天领域对材料的焊接要求严格，需要焊接强度高、无瑕疵的接头。
激光焊接技术能够满足这些要求，因此在航空航天领域得到广泛应用。
3.电子制造：激光焊接技术在电子制造中用于焊接电子器件、电子连接器等。
激光焊接能够实现高精度的焊接，避免对电子器件产生热影响。
4.医疗器械制造：激光焊接技术在医疗器械制造中广泛应用，能够实现细小器件的高精度焊接，提高医疗器械的质量和可靠性。
总结来说，激光焊接技术的最新研究进展主要表现在新型激光源的应用、材料的多样化和智能化控制系统的发展。
在实际应用上，激光焊接技术在汽车制造、航空航天、电子制造和医疗器械制造等领域得到广泛应用。
铝合金激光焊接工艺研究精选全文
可编辑修改精选全文完整版
铝合金激光焊接工艺研究
近些年来，随着激光焊接技术的发展和完善，铝合金激光焊接技
术成为焊接工艺领域的重要研究方向，其中形成的焊接结构性能优异，成为替代焊接方法的重要方式。
手艺性高技能强是激光焊接技术的重要特点，它不仅可以实现
对看不见位置的多次准确焊接，而且可以对大型装备和变形件进行焊接，并能达到良好的焊接效果。
此外，它也具有即使是极薄材料也能
充分实现焊接的特点，从而避免了低透子焊法在复杂构造中的难点。
铝合金激光焊接具有快速高效的特点，可取得均匀的热输入，能
够控制焊接温度，进而改善了焊接的性能，降低焊接金属的吸收力，
同时增大了拉伸强度和延伸率。
紧凑的焊接结构可以有效地避免焊接
问题带来的焊缝中的气裂，避免焊疤的形成，并且由于激光焊接的关
节质量良好，具有极强的耐磨性、耐腐蚀性和绝缘性。
因此，铝合金激光焊接成为当今极具应用前景的焊接技术，未来
将带给我们更加丰富的应用和更多的发展前景。
铝及铝合金激光焊接技术
铝及铝合金激光焊接技术(Laser Welding)是近十几年来发展起来的一项新技术，与传统焊接工艺相比，它具有功能强、可靠性高、无需真空条件及效率高等特点。
其功率密度大、热输入总量低、同等热输入量熔深大、热影响区小、焊接变形小、速度高、易于工业自动化等优点，特别对热处理铝合金有较大的应用优势。
可提升加工速度并极大地降低热输入，从而可提升生产效率，改善焊接质量。
在焊接高强度大厚度铝合金时，传统的焊接方法根本不可能单道焊透，而激光深熔焊时形成大深度的匙孔，发生匙孔效应，则可以得到实现。
激光焊接铝合金有以下优点：①能量密度高，热输入低，热变形量小，熔化区和热影响区窄而熔深大；②冷却速度高而得到微细焊缝组织，接头性能优良；③与接触焊相比，激光焊不用电极，所以减少了工时和成本；④不需要电子束焊时的真空气氛，且保护气和压力可选择，被焊工件的形状不受电磁影响，不产生X射线；⑤可对密闭透明物体内部金属材料进行焊接；⑥激光可用光导纤维进行远距离的传输，从而使工艺适应性好，配合计算机和机械手，可实现焊接过程的自动化与精密控制。
现在应用的激光器主要是CO2和YAG激光器，CO2激光器功率大，关于要求大功率的厚板焊接比较合适。
但铝合金表面对CO2激光束的汲取率比较小，在焊接过程中造成大量的能量损失。
YAG激光一般功率比较小，铝合金表面对YAG激光束的汲取率相对CO2激光较大，可用光导纤维传导，适应性强，工艺安排简单等。
在焊接大厚度铝合金时，传统的焊接方法根本不可能单道焊透，而激光深熔焊时形成大深度的匙孔，发生匙孔效应，则可以得到实现。
图3为激光焊接时的小孔形状。
图4为激光深熔焊示意图。
铝及铝合金的激光焊接难点在于铝及铝合金对辐射能的汲取很弱,对CO2激光束(波长为10. 6μm)表面初始汲取率1. 7 %；对YAG 激光束(波长为1. 06μm)汲取率接近5 %。
图5为不同金属对激光的汲取率。
比较复杂,高频引弧时引起电极烧损和电弧摆动，起弧后稳定性不强，同时在电弧的高温状态下，电极迅速烧损。
我国焊接生产现状与焊接技术的发展
我国焊接生产现状与焊接技术的发展焊接是一种将金属或非金属材料通过加热或施加压力使它们结合在一起的工艺。
在工业生产中，焊接技术被广泛应用于汽车制造、航空航天、船舶建造、建筑工程等领域。
我国作为世界上最大的制造业大国之一，焊接生产在我国的工业生产中占据着重要地位。
本文将从我国焊接生产的现状和发展趋势以及焊接技术的发展方向等方面进行探讨。
一、我国焊接生产的现状目前，我国的焊接生产以汽车制造、船舶建造、建筑工程、铁路运输等行业为主要应用领域，焊接产品主要以碳钢、不锈钢、铝合金等材料为主。
我国的焊接生产规模巨大，产值占据全球焊接产业规模的相当大比重。
我国的焊接生产也存在一些问题。
首先是焊接材料和设备的国产化程度较低，我国仍然需要大量进口高端焊接材料和设备。
其次是焊接质量和效率的提高仍然面临一定的挑战，尤其是在高端制造领域，对焊接质量和效率的要求更高。
我国的焊接人才培养体系不健全，缺乏高素质的焊接技术人才。
二、焊接技术的发展趋势在我国，随着制造业的转型升级和高新技术的快速发展，焊接技术也在不断地创新和发展。
未来，我国的焊接技术发展将呈现以下几个趋势：1. 机器人焊接技术将得到广泛应用。
随着智能制造技术的不断成熟，机器人焊接技术将在制造业中得到广泛应用，提高生产效率和产品质量。
2. 激光焊接技术将迎来发展机遇。
激光焊接技术具有高能量密度、热影响区小、焊缝质量好等优点，在航空航天、汽车制造等领域有着广阔的应用前景。
3. 超声焊接技术将成为焊接技术的新热点。
超声焊接技术具有无污染、能耗低、焊接速度快等优点，将成为未来焊接技术的新热点，特别是在微型电子器件的制造中有着广泛的应用。
4. 3D打印焊接技术将成为焊接技术的新趋势。
3D打印技术可以实现复杂形状零件的快速制造，同时也可以实现多种材料的混合焊接，将为焊接技术带来全新的发展机遇。
未来，我国焊接技术的发展将注重以下几个方向：1. 发展绿色环保的焊接材料。
我国将加大对环保型焊接材料的研发力度，推动焊接生产向绿色环保方向发展，减少焊接过程中的污染物排放。
激光焊接铝合金的难点及采取的工艺措施
激光焊接铝合金的难点及采取的工艺措施1. 激光焊接铝合金的难点激光焊接铝合金，这听上去是不是挺炫的？可是，这玩意儿背后的难题可一点也不轻松。
说实话，铝合金在焊接的时候，就像是那种硬要在热锅上的蚂蚁，不停地在那儿乱蹦跶，让人难以捉摸。
首先，铝合金的热导率极高，这就意味着它比其他材料更容易把热量传导开。
你想想，一团火焰猛地扑到一块冰上，冰块的融化速度可是快得让人咋舌。
铝合金也是如此，激光的高温会让它的热量迅速散开，焊接起来就难免出现问题。
而且，铝合金表面那层氧化膜，真是让人头疼。
这层氧化膜就像是铝合金的保护伞，既能防止氧化，又让焊接变得困难重重。
每次激光焊接前，得先把这层膜给去掉，不然就像是敲门不回声，根本无法成功焊接。
还有呢，铝合金在焊接的时候特别容易产生气孔，这些小气泡在焊缝里可是会让你很是抓狂，严重影响焊接质量。
再者，铝合金的熔点低于许多其他金属，但它的热膨胀系数却大，这就导致在焊接过程中容易变形。
你能想象一下，刚刚焊接好的焊缝，突然间在冷却过程中就像是疯子一样扭曲，这种效果让人真的很想把工作台上的工具都摔个稀巴烂。
2. 应对激光焊接铝合金的工艺措施既然难度这么大，那我们就得有针对性地解决这些问题了。
首先，针对铝合金热导率高的问题，我们可以调节激光的功率和焊接速度。
一般来说，功率调得过大会让焊接处变得过热，甚至烧穿；而调得过小则焊缝深度不够，强度也不够。
所以，这时候就需要精准掌控，不让它“过犹不及”。
接下来，氧化膜的问题也是个大难题。
面对这种情况，我们一般会采取化学清洗或者机械打磨的方法，确保焊接前铝合金表面干净、无膜。
为了避免氧化膜对焊接的影响，很多时候还会用氩气保护焊接区，这样能有效阻止氧化膜的形成，确保焊接的质量。
再有就是气孔问题了。
为了避免这些小气泡出现，我们可以调整焊接参数，比如降低焊接速度和激光功率，另外还可以使用保护气体，比如氩气或者氮气，防止空气中的氮氧化合物进入焊接区。
为了防止焊接时气体的滞留，我们还可以调整气体流量，确保它们能够及时排出，不给气孔留下机会。
铝合金激光焊接技术的研究进展
氢在 固态 及 液 态 铝合 金 中 的 溶解 度 不 同 ， 在 金 属 凝 固时 ， 过饱 和 的氢 从熔 池 中析 出形 成气 泡 ， 气 泡 在上 浮 过程 中搁浅 而产 生氢 气 孔 。减少 氢 气 孔 的有 效 措施 便 是 切 断 供 氢源 ， 如 焊 前 清 除材 料 表 面油 污 、 氧化膜 ，
速度快 、 热影 响区小 、 深宽 比大 ， 同时加 工 柔 性好 、 焊 接
１ ． １ 初 始反射 率 高 铝 合金 自由 电子 密 度 高 ， 很 容 易 与激 光 中携 带 能 量 的光 子作 用 将 能 量 反射 掉 ， 所 以铝合 金 的 激 光 加 工
中遇 到 的首 要 问题便是 对 激光 具 有 很 高 的表 面初 始 反
焊接 是铝 合 金 结 构 最 常 用 的成 形 工 艺 ， 采 用 传 统
的熔化 焊方 法 （ 如Ｔ Ｉ Ｇ焊 、 Ｍ Ｉ Ｇ焊 等 ） ， 热源是发散的，
随着 大功 率 激 光 器 尤 其 是 以光 纤 激 光 器 、 碟 形 激 光器 为代 表 的 固体 激 光 器 的发 展 ， 铝 合 金 激 光 焊 的应 用 范 围不 断扩 大 。但 也 存 在着 初 始反 射 率 高 、 气孔、 热
以通 过表 面预处 理 ｊ 、 改变焊 接 结 构 、 缩小 光 斑 直径 等
Ａ ３ ４ ０飞机 全部 铝合 金 内隔 板均 采 用 激 光 焊 接 ， 实 现 了
飞机 制造业 的技术革 命 ｊ 。 但铝合 金 的导热 性 强 、 电离 能 低 、 对 激光 的反 射率
措施 来 降低 反射 ， 改善 吸 收 。
基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目（ ５ ０ ９ ０ ５ ０ ９ ９） ； 教育部博士点基金
铝合金 AL3003的激光焊接工艺研究
ｒ ｅ ｓ ｉ ｄ ｕ ａ
过宽， 热 影 响 区过 热 ， 热裂 纹 倾 向增 大 ， 因此 当工
件厚度一定时 ， 存在一维持熔 深、 熔 宽 的最 佳 焊
速…。
３ ０ ０ ３ １ ． ０ 一 １ ． ５ ０． ６
防锈 性 、 成 型好 、 熔接性、 耐 腐蚀 性 等优 良特 性 ， 被
广 泛用 于 制 备 动 力 电池 的 外 壳 等 。 由于 铝 合 金 （ ＡＬ ３ ０ ０ ３ ） 对激 光 反 射 率 高 ， 热传导性 高， 且 在 焊 接 过程 中 产 生 的光 致 等 离 子 体 对 激 光 的屏 蔽 作 用， 激光 焊 接 时 ， 需 要 较 大 的激 光 功 率 密 度 。另 外， 铝合 金 内部其 他 的元 素如 猛 、 硅、 锌、 铜 等元 素
要 的一个 部 件 ， 起 到 封装 的作 用 。
１ 试 验 条 件 和 方 法
焊 接设 备 中 的激 光 器采 用 Ｉ Ｐ Ｇ 多 模 光 纤 激 光器 ， 如图 １ 所示 ， 工作 台采 用华 工激光 设计 的 四 轴 联 动工作 台 ， 整体 布置 如 图 ２ 。
ＡＬ ３ ０ ０ ３铝合 金 是 铝 锰 合 金 系 列 材 料 ， 具 有
中图分类号 Ｔ Ｇ４ ２ 文 献 标 志 码 Ａ 文 章编 号 １ ６ ７ １ ～８ １ ０ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ —０ ０ ２ ９ —０ ４
目前 ， 环 境 的污染 以及 石 油危 机越来 越 严重 ，
术， 光 纤 激 光 器 比起 传 统 的 ＹＡＧ 脉 冲激 光 器 、 Ｃ Ｏ 激光 器 ， 具有 质量 轻 ， 光束 好 ， 能 量转 换 高 ， 维 护 简单 等优 点 。本 文主要 采用 ５ ０ ０ Ｗ 光纤 激 光器 对 厚度 为 ｌ ｍｍ 的 ＡＬ ３ ０ ０ ３铝 合 金进 行 搭 接 焊 研 究 ， 分析 铝合 金 的光纤 激光 焊 接特 性及 其 主要 影 响因 素 ， 以 控 制 和 优 化 铝 合 金 光 纤 激 光 焊 接 工
铝合金焊接技术的研究现状及发展趋势
建材发展导向2020年第1期铝合金焊接技术的研究现状及发展趋势曲瑞1王洋2（1.沈阳盛达因机电设备有限公司，辽宁沈阳110000；2.沈阳蒙塔萨汽车零部件有限公司，辽宁沈阳110000）摘要：调查显示,在工业生产领域中,铝合金的产量仅次于钢铁的产量。
铝合金的耐腐蚀性、导电性和传热性,使其能够广泛的应用于汽车制造业、造船业和航天航空产业中,并且,容器制造、娱乐和体育器材等制造业中,也经常看到铝合金的应用。
关键词：铝合金焊接技术;研究现状;发展趋势1铝合金焊接技术的研究现状1.1传统焊接技术铝合金的传统焊接技术包括TIG焊、MIG焊、等离子弧焊等。
这些技术的焊接工艺已经比较成熟,现阶段的研究重点在于改善与创新。
1998年由肯塔基大学的机器人及制造系统中心和美国国家科技基金资助而研制的双焊枪TIG焊,可以不用填充焊丝,并能增加熔深;芬兰Kemppi公司2001年在市场上推出的一款全数字化脉冲(doublepulse)MIG焊机KemppiproEvolution,使得送丝速度与脉冲频率相适应从而提高焊接质量;美国航空航天管理局(NANA)对变极性进行了大量的研究,成功研制了以变极性等离子弧焊工艺(VPPAW)为核心的焊接技术和相应的设备,并成功地实现了厚板铝合金构件的焊接。
1.2高能束焊电子束焊,激光焊都是高能量束焊,其显著特点是焊接能量大,焊缝深宽比高,焊接速度快,但是也存在一定的缺陷。
Guitterz,L.A和Belforte,D.A等人用激光焊接铝合金时发现铝合金对能量反射较大,吸收效率不高;乌克兰的邦达列夫将铝合金电子束焊接时焊缝常见缺陷分为以下几种裂纹、气孔、未焊透、焊缝成型变化,特殊缺陷,并把电子束焊接过程中合金元素的汽化损失归于特殊缺陷;台湾中山大学黄儒瑛在铝基复合材料的电子束焊接时发现合金由于成分挥发散失,使合金基材无法产生足够的强化相Mg2Si,从而导致复材的强度降低。
1.3固相焊接技术在实际生产中,固相焊接技术已经用于许多铝合金的焊接中。
国内外的激光焊接技术的研究现状与应用【专家解析】
国内外的激光焊接技术的研究现状与应用内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.21世纪以后，随着激光焊接技术耐高温、热损伤小、抗裂性能好等优点逐渐显现，激光焊接技术的研究领域也将越来越广泛。
研究人员对于焊接技术中的激光焊接研究也在实践中逐渐进步。
激光焊接技术发展到目前，已有逐渐取代传统焊接技术的趋势。
一、国内外焊接技术中激光焊接技术的研究现状1、国外激光焊接技术的研究现状目前国外的激光焊接技术已比较成熟，以美国为首的发达国家非常注重激光焊接技术的发展状况。
将激光焊接技术列入国家的发展计划当中，并投入大量资金用于激光焊接技术的研究与人员的培训。
发展过程中也注意传统产业的优势，做到激光焊接技术与传统产业相结合。
由于发展比较早，目前发达国家的激光焊接技术存在很多优势，主要有，热影响区极小，而且焊接过程中无热损伤的现象，焊接速度比一般的烙焊要快10-100倍。
焊接点极小，大程度的避免了杂质的污染和腐蚀程度，此外，焊点的抗裂性能也非常高。
2、国内激光焊接技术的研究现状国内焊接技术由于起步比较晚，发展也相对缓慢。
近年来，由于政策的要求以及环保的需要，激光技术才逐渐被广泛应用。
对激光焊接的研究也主要集中在激光焊接的形成机理、检测、分析、控制等。
一些高校也逐渐开展激光焊接的相关课程，比如通过分析超细粒钢的焊接性及激光焊接的特点，进行了400MPa和800MPa种超细晶粒钢的激光焊接试验。
目前国内对于高强度的激光焊接焊性方面的研究还存在很多不足的地方，缺少很多相关数据，还需要培训更多的专业人员进行深入研究。
二、焊接技术中激光焊接技术的应用1、制造业的应用在国外，激光焊接技术在轿车制造中应用十分广泛，并以比较高的速度增长。
铝合金材料焊接技术研究进展
铝合金材料焊接技术研究进展铝合金材料焊接技术是一种非常重要的技术，随着人们对新材料的需求越来越高，铝合金材料焊接技术的研究也越来越深入。
目前，铝合金材料焊接技术已经发展到了比较成熟的阶段，但仍然有一定的问题存在。
本文将围绕铝合金材料焊接技术的研究进展，分别从焊接技术、焊接材料和焊接设备三个方面进行探讨。
一、焊接技术目前，常见的铝合金材料焊接技术主要有极限板厚薄板焊接技术、熔核焊接技术、电子束焊接技术、激光焊接技术等。
极限板厚薄板焊接技术是一种常见的技术，其主要特点是焊缝宽度较小，但焊接速度快，适合焊接铝合金材料的薄板。
熔核焊接技术是一种比较常见的技术，其主要特点是焊缝质量较高，但焊接速度相对较慢，适合焊接工程上的铝合金材料。
电子束焊接技术是一种高能量密度焊接技术，适用于焊接铝合金材料的高强度部位。
激光焊接技术是一种焊接速度快、焊缝热影响区小、适合焊接薄板的技术。
这些焊接技术均有其优点和缺点，需要根据实际需要选用合适的技术进行焊接。
二、焊接材料焊接材料对于焊接质量的影响非常大，目前常见的焊接材料主要有铝合金焊接材料和焊接钨丝。
铝合金焊接材料是一种用于焊接铝合金材料的特殊材料，可针对不同的铝合金材料选择不同的焊接材料进行焊接，并根据实际需要控制焊接时的温度和垂直度。
焊接钨丝是一种用于支撑焊接材料的材料，其主要作用是稳定熔池形态，提高焊接质量。
三、焊接设备焊接设备是焊接过程中非常关键的一环，目前常见的焊接设备主要有TIG焊机、MIG焊机、激光焊接设备和电子束焊接设备等。
TIG焊机是一种常见的焊接设备，主要用于焊接薄板和焊接形状复杂的铝合金材料。
MIG焊机是一种自动化焊接设备，其主要特点是高效率、高生产率和高质量。
激光焊接设备是一种高能量密度焊接设备，其优点是焊接高速、焊缝热影响区小，适合焊接铝合金材料的高强度部位。
电子束焊接设备是一种高能量密度焊接设备，其焊接质量较高，适用于焊接高难度或高质量要求的铝合金材料。
6061铝合金型材激光填丝焊工艺研究
b）熔合线组织
c）焊缝组织 图8 焊接接头显微组织
4 结束语
1）增大激光功率后，焊缝熔深随之增加，余高 减小，背部熔透较大，过大的激光功率将导致焊缝
塌陷。当焊接接头处在熔透的临界状态时，送丝速
度的增加将导致接头未焊透。激光入射角在铝合金
型材焊接过程中对焊缝质量有一定影响，入射角为
90°时接头质量较高。 2）试样断裂位置为焊接接头的热影响区，平均
e）送丝速度5.5m/min焊缝外观 f）送丝速度5.5m/min焊缝截面形貌 图3 不同送丝速度焊缝外观及截面形貌
（3）激光入射角对焊缝成形的影响 在铝合 金型材焊接过程中，激光入射角对焊缝质量有很大 影响，图4为不同激光入射角焊接，功率4kW，送 丝速度3.5m/min，焊接入射角分别为60°、90°、 120°，图5为不同入射角焊缝外观及截面形貌。从 图5a可以看出，当激光束入射角为60°时焊缝熔深 更大，更容易被焊透，原因是入射角为60°时激光 束对型材薄板侧作用更大，激光束可以直接将薄板 一侧焊透形成匙孔，且匙孔更为稳定。当光束入射 角为120°时，激光束更直接地作用于立筋厚板处，
焊接采用了TRUDISK8002激光器，激光通过 φ 200μ m的光纤进行传输，K U K A K R90工业机器
人作为机械传动系统及Fronius VR7000送丝机构， 焊缝采用对接不开坡口，焊前使用丙酮清理母材表 面油污、灰尘等，用气动钢丝刷打磨焊缝及其两侧 25mm区域内氧化膜至露出金属光泽，并用酒精对 待焊部位进行清理。焊接过程如图1b所示。
使用蔡司M2m光学显微镜对焊接接头不同位
热加工
23 2021年 第3期
焊接与切割
Welding & Cutting
铝合金激光焊接工艺研究
铝合金激光焊接工艺研究摘要：作为一种优质的轻金属材料，铝合金一直被广泛应用于各行业的焊接结构产品中。
然而，随着时代的不断发展，各行各业对于产品要求越来越高，传统的铝合金焊接工艺逐渐被淘汰。
本文旨在介绍一种新型焊接工艺，即激光焊接工艺，通过对当前激光焊接工艺存在的问题进行分析，提出相应的解决策略，并阐述铝合金激光焊接工艺的应用前景，以更好地推动铝合金激光焊接工艺的发展与完善。
关键词：铝合金；激光焊接工艺；气孔问题引言：铝合金本身由于抗腐蚀性强，导热导电性好以及耐低温等诸多优势在工业中被广泛应用。
但同时，铝合金也存在一定缺陷，即焊接困难。
而激光焊接等新兴技术的出现则为该问题的解决提供了新思路。
相较于传统焊接工艺，激光焊接工艺焊接过程自动进行，且热输入量小，因而比较符合铝合金自身属性。
加强对激光焊接工艺的研究，对于满足各行各业发展需求具有重要意义。
一、铝合金激光焊接工艺当前存在的问题1.焊接中的气孔问题尽管铝合金激光工艺优势明显，但在某些应用场景下仍存在一定缺陷。
譬如在汽车制造行业中，运用铝合金激光工艺会不可避免的产生气孔问题。
对于气孔问题的形成，目前并未形成定论。
通常认为，气孔的出现是由于氢溶解度急剧变化所引起的氢气孔或者熔池金属紊流所导致的气孔。
有学者研究表明，气孔的产生与表层物质有关，尤其是Mg、Li，会导致熔池吸氢增加，同时也会加剧匙孔的不稳定性，从而导致气孔的产生。
2.铝合金激光焊接热裂纹缺陷铝合金激光焊接工艺在应用的过程中，还容易产生热裂纹问题。
热裂纹的产生主要是由于环境高温所导致铝合金熔化，当局部熔化超出其本身所能承受范围便会形成热裂纹。
热裂纹的种类较多，通常根据形态、机理以及温度区间不同可以将其分为凝固裂纹，液化裂纹，多变化裂纹以及失塑裂纹等。
其中，比较常见的有凝固裂纹（又称结晶裂纹）和液化裂纹。
导致裂纹产生的原因主要有两种，一种是铝合金合金元素种类和数量，另一种则是焊接速度以及加热和冷却速度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
铝及铝合金激光焊接技术的研究现状南京电子技术研究所 朱 宏 金忠华 (210013)摘要 综述了铝及铝合金激光焊接技术的工艺特性及其研究现状,并展望了该技术今后的发展前景。
关键词 铝及铝合金 激光焊接 工艺特性State of the Art of Laser Welding forAluminum and Aluminum AlloysZhu Hong Jin Zhonghua(Nanjing Research Institute of Electronics Technology)Abstract The state of the art and the technological properities of laser w elding for alm inum and aluminum alloys are destribed in this paper.The future tendency of developments is also indicated.Keywords Aluminum and aluminum alloys Laser w elding Technolog ical properities.铝及铝合金激光焊接技术是近十几年来才发展起来的一项新技术,和传统焊接技术相比,它在焊接精度、效率、可靠性、自动化等各方面都具有无可比拟的优越性。
铝激光焊接的工艺难度非常大,和钢等黑色金属相比,铝激光焊接时的光束反射和等离子体屏蔽效应极为强烈,工件对光束能量的吸收很困难,同时容易产生裂纹、气孔、接头软化等缺陷,只有采用大功率激光器和采取特殊工艺措施才能对铝进行有效的焊接。
近年来,随着大功率、高性能激光加工设备的不断研制开发,在日本、美国、英国、德国等发达国家,铝激光焊接技术发展很快。
日本轻金属溶接协会铝合金激光焊接专委会1991年对日本铝合金激光焊接工艺的现状进行了一项专题调查[1],统计结果显示,在接受调查的54家大公司和科研机构中,已经采用铝合金激光焊接工艺的有7家,将来拟采用的有36家,而现在采用T IG和M IG焊接工艺的44家和46家单位将来仍采用该工艺的分别只有2家。
这表明,铝激光焊接技术是未来铝焊接技术的主要发展方向之一。
1 工艺特性及研究现状1 1 焊缝成形及其影响因素1 1 1 光束反射与焊前表面处理进行铝激光焊接,首先碰到同时也是最难解决的问题就是铝对入射光束的强烈反射,研究表明[2],对CO2激光和YAG激光,铝表面在室温时的初始反射率都在90%以上,远远高于钢等黑色金属。
因此,要想有效地对铝进行激光焊接,就必须采取适应的表面预处理措施来降低反射,改善吸收,国外学者在这方面作了大量工作。
表1 铝表面状态对CO2激光光束吸收率的影响原始表面电解抛光喷 砂阳极氧化纯铝(%)752022 5456(%)5~1142227C A Huntington等人详细研究了铝在原始表面(铣、车加工后)、喷砂(300目砂子)、电解抛光、阳极氧化(氧化层厚度 m级)四种表面状况下对入射光束能量的吸收情况,如表1示,可见,阳极氧化和129电子工艺技术 1997年7月 Electronics Process T echnolog y喷砂处理可以显著地提高铝对光束的能量吸收[3]。
其它学者的研究也证实,[4][5][6]砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀、石墨涂层、空气炉中氧化等铝表面预处理措施对改善吸收是有效的。
C A Hunting ton等人同时研究了接头坡口几何形状对光束吸收率的影响,指出:尖V形坡口接头比无坡口或方坡口接头的吸收率要高得多,而且吸收率对坡口角度等尺寸的变化不很敏感,因此,同等功率条件下的焊缝熔深要大,其原因可以认为是尖V形坡口有利于小孔效应的形成。
1 12 合金元素蒸发与激光等离子体和钢相比,铝的电离能低(Ef=6eV),又含有大量的M g、Zn、L i等低沸点元素,因此铝激光焊接时,合金元素的蒸发和等离子体的产生都比钢更为剧烈,对焊缝成形影响很大。
研究表明[7],合金元素M g、Zn等的过量蒸发烧损,将导致焊缝表面下凹,其趋势与材料中的M g、Zn等元素的初始含量呈正向比例关系。
金属蒸气产生和高温等离子体的出现对深焊缝的获得既有利又有弊。
在等离子体上升及存在的过程中,等离子体不断从激光光束中吸收光能,使作用于熔池中的激光能量降低,即等离子体成为激光照射通路上的一个障碍。
因此要想增加熔深就必须采取措施,消除或部分消除等离子体的不利影响,通常采用加大保护气体流量,附加侧面喷嘴吹除,以及改变工件焊接位置等措施。
与此同时,熔池中的金属蒸气和等离子体将以一定的压力和频率从熔池中喷出,使熔池底部固体金属暴露在激光的直接照射下,产生较大熔深,因此,在相同焊接参数下,含M g、Zn、L i等低沸点元素的5000系、6000系、7000系合金熔深比不含低沸点元素的1000系、2000系、3000系合金要大,同种合金M g、Zn含量越高,熔深越大。
王希靖等人的研究指出[7],对于A5083和A5052材料,在相同焊接规范下,其等离子体喷发频率分别为70Hz和80 Hz,均低于碳钢的200Hz。
1 1 3 材料性能铝合金材料的表面张力、粘度、热传导率等物理性能对其激光焊接时的熔化特性和焊缝成形影响很大。
研究指出,较低的液体金属粘度和热传导率有利于增大熔深,而较小的表面张力,一方面有利于金属蒸汽产生和逸出而在其反作用力的作用下加大熔深,另一方面又会导致液体金属容易溅出熔池,而造成焊缝表面下凹。
1 1 4 焊接工艺参数铝激光焊接的工艺参数主要有:激光功率、透镜焦距、焦点位置、焊接位置、焊接速度、保护气体种类及流量等,它们直接决定着焊缝成形。
(1)激光功率激光功率是决定焊缝熔深的主要因素,研究表明,铝对入射光束的能量吸收在室温时极低,而在处于熔化状态时却很高,因此存在着一个临界入射光束能量密度值(约为106W/cm2),在透镜焦距、焦点位置等其它参数一定的情况下,亦即存在着一个临界激光功率值,当激光功率低于此值时,焊接以传热熔化方式进行,熔深很浅,但当激光功率高于此值后,由于小孔效应的形成,使光束吸收率和焊缝熔深显著提高,如图1示,一般认为,当CO2激光功率低于2kV时,无法对铝进行有效的焊接。
图1 激光功率对焊缝熔深的影响[8]图2 焊接速度对焊缝熔深的影响[8]130 电子工艺技术Electronics Process T echnology 第18卷第4期(2)焊接速度在其它参数保持不变的情况下,熔深随焊接速度的增加而减少。
如图2示。
(3)焦点位置焦点位置与熔深的关系如图3示,可以看出,熔深随焦点位置的变化有一个跳跃性变化过程。
当焦点处于偏离工件表面较大( 2mm)的位置时,工件表面光斑尺寸较大,因此,光束能量密度较低,属于传热熔化焊,熔深较浅,而当焦点靠近工件表面某一位置( 2mm)时,工件表面入射光束能量密度值增大到临界值,产生小孔效应,因此,熔深发生跳跃性增加,当焦点位置在工件表面上方1mm 处时焊缝熔深最大。
图3 焦点位置对焊缝熔深的影响[8](4)透镜焦距由公式d =f . ,可知,焦距f 愈小,光斑直径d 就愈大,在同等功率下,焦点处的能量密度值就越大,因此有利于小孔效应的形成和熔深的提高,山罔 弘人等人的试验结果[8][9]证实了上述结论。
(5)保护气体种类及流量激光焊接时的保护气体除了保护焊缝金属不受有害气体的侵袭以外,还有抑制激光焊接过程中产生的等离子体的作用,因而对熔深有很大影响。
片山 圣二和Carl D Lanain 研究了在A 同轴保护气;B 同轴保护气+侧面喷嘴;C 同轴气+尾罩三种不同保护方式下,Ar 、He 保护气及其流量对焊缝形状的影响[9],结果表明,在相同工艺条件下,采用流量为15m/minAr 作为保护气体和C 保护方式时,接头熔深最大( 4mm),深宽比最大,表面凹凸最小,因此焊缝成形最为理想。
近年来,在N 2、O 2及Ar /O 2、N 2/O 2等所谓活性气氛中进行铝合金激光焊接的研究越来越多,[10]结果表明,和传统的He 、A r 等惰性保护气氛相比,采用能和A1形成化合物的上述活性气体作为保护气体,有利于等离子体的稳定和光束能量的吸收,从而在较低的激光功率条件下也能得到较大的熔深。
1 2 焊接裂纹热裂纹的产生是铝合金激光焊接时最常见的缺陷,主要是焊缝结晶裂纹和HA Z 液化裂纹。
防止热裂纹的产生是铝合金激光焊接的关键技术之一,国外学者在这一方面进行了大量研究工作。
山罔 弘人等利用4043和4047两种高Si 焊丝做为填充金属研究了接头坡口尺寸(熔合比 )和焊缝Si 含量的变化对6063材料CO 2激光焊接时结晶裂纹的影响,指出,在采用 1 2mm4047材料作填充金属,送丝速度为100mm/s,90 V 型坡口深1mm 的工艺条件下,焊缝中最小Si 含量大于2%,超过了对热裂纹敏感的0 5%~2%Si 含量区间,因此利用焊缝中过量低熔点A l-Si 共晶的愈合作用,可以完全防止结晶裂纹的产生,焊缝气密性达1 3 10-10Pa.m 3/s 。
T akeaki Sakai 等人利用在材料表面进行化学镀镍处理的方法来防止裂纹的产生,指出,对于1100和5052材料,当表面镀镍 磷层厚度为2 m ~8m 时抗裂性最好,接头气密性可达10-10Pa.m 3/s 。
1 3 气孔由于材料本身的性质和焊接工艺的特点,铝激光焊接时产生氢气孔的倾向比传统的T I G 、M IG 焊要大,气孔是铝激光焊接时的主要缺陷之一。
研究表明,[4][8][9]材料表面状态、保护气体种类、流量及保护方法、焊接参数和焊缝形状都影响气孔的产生,选择合适的表面处理措施,加强保护和采用高功率、高速度、大离焦量(负值)焊接时可以使气孔的产生降低到最少。
1 4 接头成分组织与性能铝合金激光焊接时接头的加热和冷却速度极快,因此焊缝晶粒细小,从金相照片中显示出焊缝中等轴晶及树枝晶的形态及分布。
由于高能量密度聚焦激光束的作用,铝合金激光焊接接头中存在着合金元素的蒸发与烧损,研究表明5456合金焊缝中的M g 含量由5 1%降到4 71311997年7月 朱宏等 铝及铝合金激光焊接技术的研究现状%,7075合金中Zn 含量由5 6%减少到5 1%~5 5%。
蒸发损失在整个焊缝熔化区都发生,但在熔化区的中部和上部,损失量最大。
沿晶界的偏析分布,EM PA 分析表明,对于7075合金,从晶粒中心到晶界,Zn 浓度由2 5%~3 5%提高到10%,Cu 浓度由0 5%提高到3 5%,M g 浓度由1 5%提高到5%。
Cu 、Zn 、M g 等合金元素沿晶界的偏析分布,将会在晶界产生低熔点易熔共晶,从而导致焊缝结晶裂纹倾向增大。