4.24 铝合金的激光焊接讲解
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。
铝合金激光焊接技术要点探究
铝合金激光焊接技术要点探究摘要：在国内高端装备制造行业蓬勃发展背景下，轻量铝合金材料具有广阔应用空间。
铝合金激光焊接技术优点除了效率很高与速度很快外，还有变形小及质量好的优势。
本文对铝合金激光焊接技术的要点进行了分析，以供参考。
关键词：铝合金；激光焊接技术；焊缝引言：铝合金材料的质量比较轻，强度很高，具有很好的耐腐蚀性和低温性能，能够在多种焊接结构的产品中发挥重要作用。
铝合金激光焊接技术十分先进，不仅能量密度与精度很高，而且适应性非常广泛，穿透性很好。
铝合金激光焊接技术可应用至多个领域，除航空航天领域和轨道车辆领域外，还有车辆工程领域。
一、铝合金激光焊在大功率激光焊机与高性能激光焊机应用之后，铝合金激光焊接技术发展速度逐渐加快，具有很好的应用前景。
铝合金激光焊接技术特点除体现在焊接热循环方面与生产效率方面外，还有焊缝成型方面和化学冶金方面。
对铝合金激光焊接而言，其优点如下：铝合金激光焊具有很小的焊接比能。
所谓焊接比能，即焊合单位表面需要用到的能量。
将激光焊焊接比能与氩弧焊焊接比能进行比较，能看出铝合金激光焊在焊接比能方面很小，具有更小的热影响区。
铝合金激光焊的焊接变形很小。
激光束经过聚焦不会出现很大光斑直径，让激光束不会产生很大作用面积，热影响区和变形都不大。
铝合金激光焊具有很高的生产效率。
其激光光斑的直径很小，具有很高的功率密度，可经受高速焊接，拥有很好的焊缝质量。
铝合金激光焊具有细小的晶粒。
激光焊接环节的焊缝具有很高的峰值温度，高温停留的时间不长，能够很快冷却，具有很大的过冷度，焊缝组织具备细小特点。
二、铝合金激光焊接技术的要点对铝合金激光焊接技术来说，此技术的热输入与变形很小，具有很高的效率与很好的质量，能够有效应用至国内制造领域。
与此同时，此技术在具体应有环节远未达到完美标准，这也是工作人员研究的要点所在。
（一）反射率方面如果激光束具有特定功率，且激光束通过光学系统的聚焦之后入射至铝合金表面，此过程将有金属等离子体出现，发生激光折射与激光偏转现象，光束在通过等离子体之后同样出现反射情况，仅很少的光束遭到等离子体吸收。
铝及铝合金激焊接技术
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。
可提高加工速度并极大地降低热输入，从而可提高生产效率，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，接头性能良好；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，对于要求大功率的厚板焊接比较适合。
但铝合金表面对CO2激光束的吸收率比较小，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激光束的吸收率相对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吸收很弱,对CO2激光束(波长为10. 6μm)表面初始吸收率1. 7 %；对YAG 激光束(波长为1. 06μm)吸收率接近5 %。
图5为不同金属对激光的吸收率。
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。
铝合金门窗激光无缝焊接技术说明。
铝合金门窗激光无缝焊接技术说明。
1. 引言说到铝合金门窗，大家应该都不陌生吧？它们轻便、美观，而且耐腐蚀，简直是家装界的小明星。
不过，要想让这些小明星更闪亮，焊接技术可就不能马虎了。
今天我们聊聊一种特别酷炫的焊接方式——激光无缝焊接！这技术真是让人眼前一亮，跟那些老土的焊接方式比起来，简直是天上掉下来的馅饼。
2. 激光无缝焊接的基本原理2.1 什么是激光焊接？说白了，激光焊接就是用高强度的激光束来熔化金属，形成牢固的接头。
听起来是不是有点科幻？没错，这玩意儿就是科技的产物，效率高得令人咋舌。
而且，这种焊接方式的精确度高，能让焊缝如同细线一样，简直像是在缝合一件艺术品。
2.2 无缝焊接的优势提到“无缝”，我们就要说说这项技术的好处了。
首先，无缝焊接显著提高了铝合金门窗的强度和密封性。
你想啊，门窗如果有缝，风一吹进来，保暖效果简直是没得谈了。
其次，外观上没有焊接痕迹，给人一种简洁大方的感觉，真是让家里看上去高大上！而且，焊接速度快，省时省力，简直是装修队的福音。
3. 实际应用3.1 在家居装修中的应用想象一下，你家新装的铝合金窗户，简约大气，焊接处连个缝都看不见，朋友们来家做客时，那个羡慕劲儿，嘿，简直能把人乐翻天。
这种技术在家居装修中的运用，不仅能提升家居的整体美感，还能大幅度提高门窗的使用寿命，真是给力！3.2 在工业领域的运用说到工业应用，激光无缝焊接也是大显身手。
比如，汽车行业的车身焊接，或者航空航天领域的零部件加工，激光焊接的优势再一次凸显。
高速、精确又耐用，谁不想在生产线上用上这么棒的技术呢？而且，这样一来，企业的生产效率也能蹭蹭上涨，生意兴隆，老板开心。
4. 小结总的来说，铝合金门窗的激光无缝焊接技术，真的是一个了不起的进步。
它不仅提高了门窗的质量，还为我们创造了一个更舒适的生活环境。
想要打造一个既美观又实用的家，这项技术可是你不能错过的“秘密武器”哦！所以，别再犹豫了，赶紧了解一下这项技术，让你的家装之路更加顺利吧！记住，科技的进步总是让我们的生活变得更美好，未来还会有更多惊喜等着我们，咱们一起期待吧！。
铝合金激光焊接
• 2 铝合金焊接技术在汽车生产中的应用
• 3 铝合金焊接技术在航天工业中的应用
铝合金因其特性已成为在航天工业中应用最广 泛的一类有色金属结构材料。在美国和俄罗斯， 2219、1201、1420铝合金都已获得了广泛的应 用，2195铝合金也已开始应用。在国内，S147 和2195等在未来航天型号中的应用前景不容忽 视。载人航天和可重复使用航天器对焊接结构 的可靠性提出了更高的要求。随着这一进程的 出现，新焊接技术在航天工艺焊接生产中的应 用必将获得突飞猛进的发展，焊接自动化和高 的质量及可靠性保证能力将是21世纪对焊接技 术的基本要求
铝合金激光焊接的特点
• 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，接头性能良好； 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。
影响铝合金激光焊缝质量的因素
• 1 . 焊接工艺参数——（1）激光功率保护气体
• 2 . 气孔 ——主要存在两种类型的气 孔，氢 气孔和孔洞。 • 3. 裂纹 ——热裂纹是铝合金激光焊接时最 常见的缺陷 • 4 .焊缝组织及性能——低熔点强化元素
应用及发展前景
激光焊接.avi
激光焊接系统
激光+MIG复合焊设备 复合焊设备 激光
激光焊接的视频
\激光焊接.
激光焊接设备
激光焊接设备主要由激光器、导光系统、焊接 机和控制系统组成。 • 1．激光器 ——主要有CO2气体激光器和YAG固
铝合金门窗激光无缝焊接技术说明。
铝合金门窗激光无缝焊接技术说明。
1. 引言哎呀，大家好！今天咱们要聊的可是一个神奇的技术——铝合金门窗的激光无缝焊接技术。
别看名字长得像个超复杂的数学公式，其实它的原理比咱们看个球赛还简单。
咱们就像打开一本有趣的小说一样，慢慢道来这激光焊接的奥秘吧！2. 技术概述2.1 什么是激光无缝焊接？激光无缝焊接，听起来像是魔法对吧？其实，它就是利用高能激光束，像对准了目标的超级显微镜，把铝合金门窗的接缝处加热到熔化状态，然后再快速冷却，形成一个强大且光滑的焊接点。
这种焊接方式，不需要咱们去二次打磨，直接就能得到平整的接缝，真是省时省力，谁用谁知道！2.2 激光焊接的优势说到优势，那可真是多得数不清。
首先，这激光焊接精准得吓人，能把焊接点控制得像割瓜子似的，一点误差都没有。
其次，焊接出来的接缝不仅美观，还特别结实。
那感觉就像是它的“身上”长了个超级强的“铠甲”，坚固耐用。
再来，这技术还能减少热影响区，减少了变形的可能，简直就是门窗界的“智多星”！3. 应用场景3.1 住宅门窗咱们的家居门窗用激光焊接，就像给门窗穿上了一件“隐形的盔甲”，既美观又耐用。
无论是现代简约风还是欧式古典风，激光焊接的门窗都能完美适配。
不仅如此，它还能让门窗的接缝处看起来光滑如新，无论从哪个角度看，都觉得是高大上的品质！3.2 工业门窗工业领域对门窗的要求那可是高得很，得耐磨、耐冲击，还得抗各种恶劣天气。
激光焊接技术正是工业门窗的“黄金搭档”，它能让门窗的每一个焊接点都像铁板一样结实，确保门窗在工地上或者工厂里也能顶得住各种考验。
4. 实施步骤4.1 准备工作首先，要保证铝合金门窗的材料干净、平整，没有油污或者锈迹。
再来，得把焊接区域标记清楚，确保激光能准确照射到需要焊接的地方。
就像准备做一道美味的菜，材料要先准备好才行！4.2 激光焊接然后，激光焊接的机器就得上场啦。
把铝合金门窗放到机器上，激光束会开始工作，它会迅速而准确地将焊接区域加热到熔化状态，然后迅速冷却。
铝合金激光焊接技术
一、概述铝合金具有高比强度、高比模量和高疲劳强度，以及良好的断裂韧性和较低的裂纹扩展率，同时还具有优良的成形工艺性和良好的抗腐蚀性。
因此，被广泛应用于各种焊接结构和产品中。
传统的铝合金焊接一般采用TIG焊或MIG焊工艺，但所面临的主要问题是焊接过程中较大的热输入使铝合金板变形较大，焊接速度慢，生产效率低。
由于焊接变形大，随后的矫正工作往往浪费大量的时间，增加了制造成本，影响了生产效率和制造质量。
而激光焊接具有功率密度高、焊接热输入低、焊接热影响区小和焊接变形小等特点，使其在铝合金焊接领域受到格外的重视。
铝合金激光焊接的主要难点在于：（1）铝合金对激光束的高初始反射率及其本身的高导热性，使铝合金在未熔化前对激光的吸收率很低，“小孔”的诱导比较困难。
（2）铝的电离能低，焊接过程中光致等离子体易于过热和扩展，使得焊接稳定性差。
（3）铝合金激光焊接过程中容易产生气孔和热裂纹。
（4）焊接过程中合金元素的烧损，使铝合金焊接接头的力学性能下降。
二、铝合金激光焊接的问题及对策1．铝合金对激光的吸收率问题材料对激光的吸收率由下式决定：ε=0.365{ρ[1+β(T－20)] /λ}1/2式中ρ——铝合金20℃的直流电阻率，Ω.m；β——电阻温度系数，℃-1；T——温度，℃；λ——激光束的波长，m。
对于铝合金来说，吸收率是温度的函数。
在铝合金表面熔化、汽化前，由于铝合金对激光的高反射，吸收率将随温度的升高缓慢增加，一旦铝合金表面熔化、汽化，对激光的吸收率就会迅速增大。
为提高铝合金对激光的吸收，可以采用以下方法：（1）采取适当的表面预处理工艺表1所示为铝在原始表面(铣、车加工后) 、电解抛光、喷砂(300目砂子)及阳极氧化(氧化层厚度μm 级) 4种表面状况下对入射光束能量的吸收情况。
由此可见，阳极氧化和喷砂处理可以显著提高铝对激光束的能量吸收。
另外，砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀、石墨涂层及空气炉中氧化等铝表面预处理措施对激光束的吸收是有效的。
铝激光焊的方法
铝激光焊的方法
铝激光焊是一种应用激光束将铝材料熔化并连接在一起的高强
度焊接技术。
以下是铝激光焊的一般步骤:
1. 准备材料:首先需要准备适当的铝材料,根据具体需求可以选择不同的铝材料,如铝合金、航空铝等。
2. 切割:使用切割设备将铝材料切割成所需尺寸。
3. 表面预处理:对于需要进行激光焊的铝表面,需要进行预处理,如打磨、抛光等,以提高表面光度、平整度和光滑度,有利于激光束的吸收和聚焦。
4. 定位和标记:在需要进行激光焊的区域上,使用激光枪或激光雷达等设备进行定位和标记,以便于正确放置焊接设备并掌握焊接位置。
5. 焊接设备设置:设置焊接设备,根据铝材料的厚度和激光功率等因素,选择合适的激光束直径、激光束形状和焊接速度等参数。
6. 焊接过程:开始激光焊接过程,根据具体需求和控制焊接参数,使激光束聚焦在铝材料上,实现熔化和连接。
7. 冷却和清理:在焊接完成后,需要进行冷却和清理,以去除未
熔化的焊接材料和多余的焊道。
铝激光焊具有较高的焊接强度和良好的加工性能,适用于许多重要的铝材料和食品加工设备等领域。
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。
铝合金激光焊接
铝合金激光焊接注意事项激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。
激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。
20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。
由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。
中国的激光焊接处于世界先进水平，具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力，并投入多个国产航空科研项目的原型和产品制造中。
2013年10月，中国焊接专家获得了焊接领域最高学术奖--布鲁克奖，中国激光焊接水平得到了世界的肯定。
激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。
功率密度小于104~105 W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105~107 W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。
其中热传导型激光焊接原理为：激光辐射加热待加工表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。
用于齿轮焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。
激光深熔焊接一般采用连续激光光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接极为相似，即能量转换机制是通过“小孔”（Key-hole）结构来完成的。
在足够高的功率密度激光照射下，材料产生蒸发并形成小孔。
这个充满蒸气的小孔犹如一个黑体，几乎吸收全部的入射光束能量，孔腔内平衡温度达2500 0C左右，热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的金属熔化。
小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁包围着熔融金属，液态金属四周包围着固体材料（而在大多数常规焊接过程和激光传导焊接中，能量首先沉积于工件表面，然后靠传递输送到内部）。
铝合金激光焊接的研究介绍
TEM测试
13
案例：6061铝合金激光焊接
6.实验结论
（1）.表面状态对增加低功率铝合金激光焊接的吸光性能及熔深 有一定的作用，但也会带来较多的气孔缺陷；
（2）.焊接参数对焊缝熔深有一定的影响；
（3）.高功率激光焊接接头的硬度明显降低，焊缝力学性能下降， 表现为焊缝的软化； （4）.采用不同的固溶温度及时效温度，对高功率激光焊接接头 进行人工时效，可以降低接头的软化效果。
铝合金激光焊接的研究 介绍
北京工业大学 杨勇维
2015年6月3日
1 2 3
铝合金激光焊基础 案例：6061铝合金激光焊接 铝合金激光焊的研究进展
一、铝合金激光焊基础
原理：利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效 精密焊接方法。 按焊接熔池形成的机理区分，激光焊接有两种基 本模式： 1.热导焊 2.深熔焊
一、铝合金激光焊基础
焊缝熔深较大 能量密度高 总的热输入较小 材料热损伤小 冶金结合强度高
优势
变形较小 接头成形好 焊缝晶粒细小
残余应力小 强度提高
焊接速度快
大规模引入机器人焊接，易实现自动化
一、铝合金激光焊基础
较高初始反射率 反射效应 等离子体屏蔽效应 CO2初始反射率 高达97% 能量损耗高
ห้องสมุดไป่ตู้ 案例：6061铝合金激光焊接
5.焊后时效对焊接接头组织及力学性能的影响
焊缝组织 焊后人工时效，只改变接头中的析出相的种 类及数量，不改变接头的晶粒形态与大小；
450℃*6h+180℃*6h:平均约为60HV，明显低于母材； 显微硬度 时效结果 DSC分析 530℃*6h+180℃*6h:平均约为75HV，与母材接近； 530℃*6h+160℃/200 ℃ *6h:平均约为50HV； 1.180 ℃为一个比较合适的时效温度； 2.不同时效温度，时效不足与过时效均为降 低焊缝力学性能； 530℃*6h+180℃*6h时效后，焊缝中存在 大量的30-50纳米左右，直径几个纳米的 针状β "相，起强化作用。
铝合金激光-MIG复合焊焊接
实验结果与分析
焊接接头形貌
通过观察焊接接头发现，激 光-MIG复合焊接的接头形貌 平整，无明显的气孔和裂纹
。
力学性能
对焊接接头进行拉伸和弯曲 试验，结果表明，激光-MIG 复合焊接接头的抗拉强度和 弯曲性能均优于传统的MIG
焊接接头。
显微组织
通过金相显微镜观察发现， 激光-MIG复合焊接接头的熔 合区组织细小、致密，无明 显晶界和气孔。
坡口制备
根据需要焊接的厚度和接 头形式，制备合适的坡口， 以提高焊接质量和效率。
焊接参数的选择与优化
激光功率
根据待焊材料的厚度和性质， 选择合适的激光功率，以保证
良好的熔深和焊接质量。
焊接速度
选择适当的焊接速度，以获得 良好的焊缝成形和避免焊接缺 陷。
送丝速度
根据焊接电流和速度，调整合 适的送丝速度，以确保填充金 属的量和均匀性。
MIG焊接具有熔深大、焊接速度快、 焊缝质量高等特点，适用于各种金属 材料的焊接，尤其适用于铝合金等轻 质材料的焊接。
铝合金激光-MIG复合焊焊接原理
铝合金激光-MIG复合焊是一种将激光焊接与 MIG焊接相结合的焊接方法。
通过激光焊接产生高能密度光束，快速熔化铝 合金材料，同时利用MIG焊接提供足够的填充 材料，实现高效、高质量的铝合金焊接。
铝合金激光-MIG复合焊焊接的定义
• 铝合金激光-MIG复合焊焊接是一种先进的焊接技术，结合了激光焊接和MIG（金属惰性气体）焊接的优点，通过同时使用 激光和MIG焊接方法，实现对铝合金材料的优质高效焊接。
铝合金激光-MIG复合焊焊接的特点
高熔深和高焊接速度
激光焊接具有高能量密度和快速加热的特点，能够实现深熔焊 接和高速焊接。MIG焊接能够提供足够的填充金属，保证焊缝
铝合金激光焊接PPT课件
• 铝合金焊接技术作为铝合金在工业领域中 扩大应用的关键技术之一，必然会得到进 一步的发展。其中应用普遍的脉冲MIG， TIG焊会随着微处理器(MCU)和数字信号处 理芯片(DSP)为核心的全数字化焊机的不断 进步而使更多以前只停留在铝合金焊接理
• 3 铝合金焊接技术在航天工业中的应用
铝合金因其特性已成为在航天工业中应用最广 泛的一类有色金属结构材料。在美国和俄罗斯， 2219、1201、1420铝合金都已获得了广泛的应 用，2195铝合金也已开始应用。在国内，S147 和2195等在未来航天型号中的应用前景不容忽 视。载人航天和可重复使用航天器对焊接结构 的可靠性提出了更高的要求。随着这一进程的 出现，新焊接技术在航天工艺焊接生产中的应 用必将获得突飞猛进的发展，焊接自动化和高 的质量及可靠性保证能力将是21世纪对焊接技 术的基本要求
• 90年代欧洲、北美、日本各大汽车生产厂开始在车身制造 中大规模使用激光拼焊板技术。
• 中国的激光拼焊板技术应用刚刚起步，2002年10月25日， 中国第一条激光拼焊板专业化商业生产线正式投入运行， 由武汉蒂森克虏伯中人激光拼焊从德国蒂森克虏伯集团 TWB公司引进。此后上海宝钢阿赛洛激光拼焊公司、一汽 宝友激光拼焊有限公司等相继投产。
• 4．控制系统——利用等离子体的光、声、电荷信
号对激光焊接过程进行检测和控制
手机首饰
铝合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀性等优点，广泛 应用于汽车、飞机、船舶等制造材料。
铝合金焊接的几种先进工艺：搅拌摩擦焊、激光焊、 激光- 电弧复合焊、电子束焊。
铝合金的激光焊接技术是近20年来发展起来的新技术， 和传统焊接技术相比，它在焊接的效率、可靠性、精 度上具有很大的优势。
• 中科院沈阳自动化研究所与日本石川岛播磨重工株式会社 进行国际合作，于2006年9月开发出国内第一套激光拼焊 成套生产线，并成功开发了机器人激光焊接系统，实现了 平面和空间曲线的激光焊接。
铝合金激光焊接工艺分析
新型的焊接方法，越来越备受人们的欢迎。1铝合金及其 焊接的概述铝和铝合金都具有非常优良的性能，比如比 强度高、耐腐蚀性强，在许多的产业中
都具有非常广泛的应用，尤其在国防工业、机械等产业， 并且铝合金属于有色金属，在应用的过程中需要进行焊 接，所以随着科学技术的飞速发展，铝
等，因此在焊接的过程中，如果没有做好充足的准备， 表面附着的东西容易随着激光的快速焊接留在铝合金表 面，从而影响铝合金的质量和焊接的效果
。因此，在对铝合金进行焊接之前，需要对铝合金表面 进行清洁，将表面的油污等清理掉。同时防止在焊接时 发生氧化作用造成爆炸等安全威胁，也需
要对金属表面的氧化膜进行彻底的清洁，彻底除去氧化 膜。4铝合金的激光焊接存在的缺陷尽管激光焊接有高效 率、高速度并且能够大量降低成本，激
全部汇聚集中于一点，避免热量的散失和浪费。所以， 激光焊接能够提高焊接的效率和速度以及焊接的质量。 因为激光焊接的光束是通过脉冲或者连续
的激光束来实现的，因此当激光束直接照射铝合金的表 面时，能够把金属表面的热量迅速扩散到铝合金的内部， 使铝合金快速的熔化形成一条焊缝，同
时在融化后的金属上形成一种反作用力，最终将熔化的 铝合金表面向下凹陷形成小孔。这个小孔具有强大的功 效，可以全部吸收激光光束照射时产生的
，因此铝合金也具有很强的导热性，容易在用激光焊接 的时候，反射激光或者是将激光的热量迅速导移出去， 最终导致铝合金的焊接失败。因此，在激
光焊接铝合金的时候，要严格注意并且迅速提高激光的 功率密度，防止被反射或者被传导，争取在极端的时间 用极高的密度对铝合金进行焊接，这样就
可以避免反射性等问题的出现。3.2在激光焊接铝合金时 要做好充分的准备因为铝合金有活泼、易被氧化等特性， 在其表面容易附着大量的灰尘水分
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大家好，今天我们来聊聊激光焊接铝合金的这个话题。
我们得了解一下什么是激光焊接。
激光焊接是一种利用高能激光束对金属材料进行加热，使其熔化并形成焊缝的过程。
这种方法在工业生产中非常常见，尤其是在汽车、航空、航天等领域。
那么，激光焊接铝合金有哪些难点呢？又该如何采取相应的工艺措施呢？接下来，我们就来一探究竟。
我们来说说激光焊接铝合金的难点。
其实，激光焊接铝合金并不难，关键在于掌握好一些技巧。
第一个难点就是如何保证激光的能量密度足够高。
因为铝合金的导热性能比较好，如果激光能量密度不够高，就会导致焊缝质量不高。
第二个难点是如何控制好激光的焦距。
激光的焦距对于焊缝的质量有很大影响，如果焦距不合适，就会导致焊缝过宽或者过窄。
第三个难点是如何处理好铝合金的特殊性质。
铝合金中含有大量的铝和其他杂质元素，这些元素会影响到激光的传播和聚焦，从而影响到焊缝的质量。
那么，针对这些难点，我们应该采取哪些工艺措施呢？其实，只要我们掌握了正确的方法，就可以轻松应对这些难点。
我们要保证激光的能量密度足够高。
这就需要我们在选择激光器的时候，要选择功率足够大、光束稳定性好的激光器。
我们还要根据铝合金的厚度和种类，调整好激光的能量参数。
我们要控制好激光的焦距。
这就需要我们在操作过程中，要时刻观察焊缝的情况，及时调整焦距。
我们要处理好铝合金的特殊性质。
这就需要我们在焊接前，对铝合金进行预处理，去除其中的杂质元素，提高激光的传播和聚焦效果。
激光焊接铝合金虽然有一些难点，但只要我们掌握了正确的方法，就可以轻松应对。
通过以上介绍的工艺措施，相信大家对激光焊接铝合金有了更深入的了解。
希望大家在今后的工作和生活中，能够运用所学知识，为自己的事业和生活增添一份光彩。
好了，今天的分享就到这里，谢谢大家！。
铝合金激光焊接技术
高强铝合金具有较高的比强度、比刚度，良好的耐腐蚀性能、加工性能和力学性能, 已成为航空航天、舰船等载运领域结构轻量化制造不可或缺的金属材料，其中飞机应用最多。
焊接技术在提高结构材料利用率、减轻结构重量、实现复杂及异种材料整体结构低成本制造方面独具优势，其中铝合金激光焊接技术是倍受关注的热点。
与其他焊接方法相比，激光焊接同时具有加热集中、热损伤小、焊缝深宽比大、焊接变形小等优势，焊接过程易于集成化、自动化、柔性化，可实现高速高精度焊接，特别适合复杂结构的高精度焊接。
随着材料技术的发展，各种高强高韧铝合金不断推出，尤其是第三代铝锂合金、新型高强铝合金的出现，对铝合金激光焊接技术提出了更多更高的要求，同时铝合金的多样性也带来了各种各样的激光焊接新问题，所以必须深入研究这些问题，才能更有效地拓展铝合金激光焊接结构的应用潜力。
大功率激光器激光焊接是将高强度激光辐射至金属表面，通过激光与金属间热力耦合作用使金属熔化再冷却结晶形成焊缝的技术。
根据激光焊接的热作用机制可分为热导焊和深熔焊两种，前者主要应用于精密零件的封装焊接或微纳焊接；后者在焊接过程中往往产生类似于电子束焊接的小孔效应，形成深宽比较大的焊缝。
激光深熔焊接实现需要的激光功率高，该技术目前应用于激光深熔焊接的大功率激光主要有4种类型。
1、CO2气体激光工作介质为CO2气体，输出10.6μm波长激光，按激光激发结构形式分为横流和轴流两种。
横流CO2激光输出功率虽已达150kW，但光束质量较差，不适合焊接；轴流CO2激光具有较好的光束质量，可用于对激光反射率高的铝合金焊接。
2YAG固体激光工作介质是红宝石、钕玻璃和掺钕钇铝石榴石等，输出波长为 1.06μm的激光。
YAG激光比CO2激光更易于被金属吸收，并且受等离子体影响较小，为光纤传输，焊接操作灵活，焊缝位置可达性好，是目前铝合金结构焊接的主要激光器。
3YLR光纤激光是2002年以后发展起来的新型激光器，以光纤为基质材料，掺杂不同的稀土离子，输出波长范围在1.08μm左右，也是光纤传输。
铝合金激光-MIG复合焊焊接讲解
激光-MIG焊采用激光束和电弧共同工作，焊接 速度高，焊接过程稳定，热效率高以及允许更大 的焊接装配间隙。激光-MIG焊的熔池比MIG焊的要 小，热输入低，热影响区小，工作变形小，大大 减少了焊后纠正焊接变形的工作。
与激光焊相比，激光-MIG焊的优点有：焊接过 程更稳定、焊缝桥联性更好、熔深更大、成本更 低、塑性更高。
4、 容易形成气孔
焊接接头中的气孔是铝合金焊接时易产生的另 外一个缺陷，氢是焊接时产生气孔的一个主要原 因。铝合金的液体熔池极易吸收气体，在焊接冷 却凝固过程中，高温下溶入的大量气体来不及析 出而聚集在焊缝中形成气孔。
铝合金由于比强度高、抗腐蚀性好而得以广 泛应用。CO2激光焊接铝合金的困难主要在于高的 反射率以及导热性好，难以达到蒸发温度，难于 诱导小孔的形成（尤其是Mg含量比较小时），容 易产生气孔。提高激光吸收率的措施除了表面
利用MIG 焊接熔滴的过渡形式，同样可以造成周围磁场 的变化和气流的扰动，对抑制产生等离子云具有积极的作用 。
在直流 反极性或交流焊接的情况下，MIG 焊接具有“ 阴 极雾化” 作用，即去除材料表面的氧化膜的作用。铝、镁及 其合金的表面存在一层致密难熔的氧化膜Al2O3 ，它的熔点 为2050℃，而铝的熔点只有658℃，其覆盖在焊接熔池的表面 ，如不及时清除，焊接时会造成未熔和，使焊缝表面形成皱 褶或者内部产生气孔夹杂，直接影响焊缝质量。在MIG焊接时，被
焊接金属表面的氧化膜在焊接电弧的作用下可以被清除而获得 表面光洁美观、成形良好的焊缝。这是由于阴极斑点现象具 有自动寻找金属氧化物的性质所决定的。因为金属氧化物的 逸出功小，容易发射电子的缘故，所以氧化膜上容易形成阴 极斑点并进而产生电弧。由于阴极斑点的能量密度较高，并 且被质量较大的正离子撞击，致使氧化膜破碎。
铝合金激光焊接技术要点探究徐洋洋杨锡铭
铝合金激光焊接技术要点探究徐洋洋杨锡铭发布时间：2023-05-14T03:19:37.208Z 来源：《中国科技人才》2023年5期作者：徐洋洋杨锡铭[导读] 相对于钢铁材料，铝合金具有比强度高、相对密度小、塑性和韧性好等诸多优点，而且具有减轻重量、降低油耗、节约能源、减少污染等绿色环保的作用。
所以在交通运输工具、航空航天器、电子元器件、机械结构件等的制作等领域得到了广泛的应用，尤其在高铁、城市轨道交通、汽车、航空、电子、机械等行业，铝合金的需求量越来越大。
与日益增长的铝合金用量相比，铝合金的焊接设备及工艺显得有些落后，已经成为制约铝合金材料在上述领域大面积应用的主要瓶颈。
基于此，本文将对铝合金激光焊接技术要点进行分析。
中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266111摘要：相对于钢铁材料，铝合金具有比强度高、相对密度小、塑性和韧性好等诸多优点，而且具有减轻重量、降低油耗、节约能源、减少污染等绿色环保的作用。
所以在交通运输工具、航空航天器、电子元器件、机械结构件等的制作等领域得到了广泛的应用，尤其在高铁、城市轨道交通、汽车、航空、电子、机械等行业，铝合金的需求量越来越大。
与日益增长的铝合金用量相比，铝合金的焊接设备及工艺显得有些落后，已经成为制约铝合金材料在上述领域大面积应用的主要瓶颈。
基于此，本文将对铝合金激光焊接技术要点进行分析。
关键词：铝合金；激光焊；焊接技术要点1 铝合金焊接时存在的问题（1）氧化铝合金易被氧化生成Al2O3，Al2O3熔点为2054℃，比铝合金的熔点高很多，Al2O3的真密度为3.973g/cm3，大于铝合金本身的密度。
由于Al2O3以及其它杂质的存在，所以在焊接时，容易在焊缝中产生夹渣缺陷，降低了焊缝的力学性能。
（2）焊接变形铝合金具有弹性模量低、导热和热膨胀系数大的特点，这就导致在焊接过程中，材料的形变应力大，在形变应力的作用下，焊件将会出现横向、纵向、波浪、弯曲、扭曲等多种变形。
- 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)。
9/30/2018
2.2
铝合金的激光焊接工艺
（1）铝及铝合金的激光焊接难点在于以下因素： 铝及铝合金对激光辐射能的吸收很弱，对波长为10.6微米的二氧化 碳激光表面初始吸收率仅为1.7%，对波长为1.06微米的YAG固体激光吸 收率接近5%。 （2）为了提高铝合金对激光的吸收率，可以采取适当的 工艺措施： 如表面阳极氧化处理，喷砂或用砂纸对铝合金表面进行打磨，表面化 学浸蚀，表面镀或石墨涂层等方法，不同处理方法对激光吸收率的影响 如表1所示。
9/30/2018
激光焊接参数选择：
激光焊接时应选择合适的焊接波形，常用脉冲波形有方波、尖峰波、双峰波等， 通常一个脉冲波时间以毫秒为单位，在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变 化很大。铝合金表面对光的反射率太高，当高强度激光束射至材料表面，金属表面 将会有 60%-98%的激光能量因反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。因此一 般焊接铝合金时最优选择尖形波（如图1所示）和双峰波，波形上升阶段是为提供 较大的能量使铝合金熔化，一旦工件中“小孔”形成，开始进行深熔焊时，金属熔 化后液态金属对激光的吸收率迅速增大，此时应迅速减小激光能量，以小功率进行 焊接，以免造成飞溅。
9/30/2018
图1 焊接铝合金脉冲波形
工业纯铝用脉冲激光焊能很好地焊接，焊后一般不会出现裂纹，但现在有些行业， 焊后表面需要打磨，而激光脉冲焊后会有凹陷，打磨量会增加，这增加了加工周期 和生产成本，而连续激光器可以很好的解决这些问题。电池壳体的封口以脉冲激光 焊和连续激光焊焊后焊缝对比如图 2所示。由图2可知，脉冲焊点不均匀，咬边，表 面有凹陷，飞溅较多，焊后强度不高。为了改善焊缝质量，采用连续激光器焊接， 焊缝表面平滑均匀，无飞溅，无缺陷，焊缝内部未发现裂纹。
9/30/2018
3. 小结
本次课介绍了铝合金材料的焊接特点和激光焊接铝合金 工艺存在的问题和解决方法。
9/30/2018
4. 作业思考题
（1）与低碳钢板材相比，采用激光焊接铝合金的焊接性如何？ （2）对于铝合金材料的高反射率问题，一般采用什么方法提
高对激光的吸收率？
9/30/2018
图2 脉冲激光焊和连续激光焊的焊缝形貌
9/30/2018
针对铝合金激光焊接过程的稳定性及焊缝质量问题，当前，铝合金 激光焊接的研究热点是采用复合工艺，即将激光的高能量密度和电弧较 大的加热范围耦合，充分发挥了两种热源自身的优势，兼并了高能密度 光束质量和稳定电弧的特性，相得益彰。对于铝合金这类高反材料，采 用激光复合焊接可使电弧能量将材料表面预热或熔化，大大提高铝合金 对激光能量的吸收。
铝合金的激光焊接
Hale Waihona Puke 课程名称：激光焊接工艺实践 承担单位：浙江工贸职业技术学院
9/30/2018
1. 教学目标
• 了解铝合金材料的熔化焊特点和激光焊接铝合金需要注 意解决的工艺问题。
9/30/2018
2. 铝合金的激光焊工艺特点
2.1 铝合金熔化焊接特点
铝合金焊接存在的主要问题： （1）铝合金焊接容易产生气孔； （2）铝合金焊接易产生热裂纹； （3）焊缝线膨胀系数大，易导致焊接变形； （4）铝合金焊接接头软化严重，强度系数低，这也是阻碍铝合金应用的最 大障碍； （5）合金表面易产生难熔的氧化膜(A12O3其熔点为2060℃)，这就需要采 用大功率密度的焊接工艺； （6）铝合金热导率大（约为钢的4倍），相同焊接速度下，热输入要比焊 接钢材大2～4倍。 因此，铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度 高的高效焊接方法。