铝合金薄板激光填丝焊接技术

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6061铝合金型材激光填丝焊工艺研究

a）母材金相组织
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

载运工具铝合金薄壁结构件激光焊接关键技术与装备

载运工具铝合金薄壁结构件激光焊接关键技术与装备哎呀，你们说说这个题目，真是让人头疼啊！不过，既然我们是要写一篇关于载运工具铝合金薄壁结构件激光焊接关键技术与装备的文章，那我们就得好好聊聊这个问题了。

咱们得了解一下什么是铝合金薄壁结构件。

简单来说，就是用铝合金这种材料制造出来的，厚度比较薄的结构件。

这种结构件在我们的日常生活中可是随处可见哦，比如说自行车车架、飞机机翼等等。

而激光焊接呢，就是一种非常先进的焊接技术，它可以把两个或多个金属部件通过高能激光束加热到熔化状态，然后让它们自然冷却结合在一起。

这种焊接方式不仅速度快、效率高，而且焊缝质量还非常好。

那么，为什么我们要研究铝合金薄壁结构件激光焊接的关键技术与装备呢？原因很简单，就是因为这种焊接方式对于提高铝合金薄壁结构件的质量和性能有着非常重要的作用。

比如说，通过激光焊接可以提高结构的强度和刚度，降低材料的疲劳寿命，还可以减少焊接变形和裂纹等问题。

所以说，研究这种焊接技术对于推动我国航空航天、汽车制造等产业的发展具有非常重要的意义。

接下来，我们再来聊一聊这篇文章的结构吧。

按照题目的要求，我们可以把它分成以下几个部分：1. 铝合金薄壁结构件的特点和应用领域。

2. 激光焊接技术的基本原理和优点。

3. 铝合金薄壁结构件激光焊接的关键技术和装备。

4. 铝合金薄壁结构件激光焊接的应用前景和发展趋势。

好了，现在我们开始进入正题吧！我们来看看铝合金薄壁结构件的特点和应用领域。

铝合金薄壁结构件具有轻量化、高强度、耐腐蚀等优点，因此在航空航天、汽车制造、电子产品等领域都有着广泛的应用。

比如说，在航空航天领域，铝合金薄壁结构件可以用于制造飞机机身、翼子板等部件；在汽车制造领域，铝合金薄壁结构件可以用于制造车身骨架、底盘等部件；在电子产品领域，铝合金薄壁结构件可以用于制造手机外壳、电脑外壳等部件。

接下来，我们再来聊聊激光焊接技术的基本原理和优点。

激光焊接是利用高能激光束将金属材料加热到熔化状态，然后让它们自然冷却结合在一起的一种焊接方式。

一种铝合金薄板大间隙对接的摆动激光填丝焊方法[发明专利]

专利名称：一种铝合金薄板大间隙对接的摆动激光填丝焊方法专利类型：发明专利
发明人：吴世凯,齐恩语,崔旭建,张钧翀,秦文斌
申请号：CN202011146991.6
申请日：20201023
公开号：CN112238298A
公开日：
20210119
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种铝合金薄板大间隙对接的摆动激光填丝焊方法，包括如下步骤：先准备两块铝合金薄板，且在两铝合金薄板的对接面之间预留出间隙；在间隙上方设置激光头、送丝嘴和保护气喷嘴；并在间隙的焊接起始端预置第一引板，利用激光束在第一引板上形成熔池后，熔池引入间隙的焊接起始端；然后送丝嘴和激光头对应间隙并沿同一方向行进，铝合金焊丝经激光束加热熔化后填充整个间隙，完成对两铝合金薄板的焊接工作。

由于预留间隙，整个焊接过程能够尽可能的减少激光束对铝合金薄板的熔化量，进而能够降低焊接接头的稀释率，减少冶金反应脆性相的产生，同时也能降低接头的气孔率，可实现常规铝合金、铝基复合材料及增材制造铝合金薄板的焊接。

申请人：北京工业大学
地址：100124 北京市朝阳区平乐园100号
国籍：CN
代理机构：北京高沃律师事务所
代理人：王富强
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hb 铝合金激光填丝焊接工艺

hb 铝合金激光填丝焊接工艺以HB铝合金激光填丝焊接工艺为标题的文章导言：随着工业技术的不断发展，激光焊接技术在金属焊接领域中扮演着越来越重要的角色。

HB铝合金是一种常见的铝合金材料，具有轻质、高强度和耐腐蚀的特点，在航空航天、汽车制造和电子领域得到广泛应用。

本文将探讨HB铝合金激光填丝焊接工艺的特点、优势和应用。

一、HB铝合金激光填丝焊接工艺的特点HB铝合金激光填丝焊接工艺是指利用激光束对铝合金进行填充焊接的一种技术。

相比传统的铝合金焊接方法，HB铝合金激光填丝焊接具有以下特点：1. 高精度：激光焊接技术能够实现高精度的焊接，填充焊接的缝隙较小，焊缝质量更好。

2. 低热输入：激光焊接过程中，热影响区域较小，可以避免因过高的焊接温度导致材料变形或热裂纹的问题。

3. 高效率：激光焊接速度快，焊接效率高，能够提高生产效率和降低成本。

4. 自动化程度高：激光焊接设备可以与机器人等自动化设备配合使用，实现自动化生产，提高生产效率和一致性。

二、HB铝合金激光填丝焊接工艺的优势HB铝合金激光填丝焊接工艺相比传统的焊接方法具有以下优势：1. 填充性能好：激光焊接可以实现铝合金材料的高质量填充，焊接接头强度高，抗拉强度和疲劳寿命都有所提高。

2. 焊接速度快：相比传统的TIG焊接方法，激光焊接速度更快，能够大幅度提高生产效率。

3. 无需后续处理：激光焊接工艺的焊缝表面质量好，通常不需要进行后续的表面处理，减少了生产工艺和成本。

4. 可焊接性广泛：HB铝合金激光填丝焊接工艺不仅适用于HB系列铝合金，还适用于其他铝合金材料的焊接。

三、HB铝合金激光填丝焊接工艺的应用HB铝合金激光填丝焊接工艺在各个领域都有广泛的应用，特别是在航空航天、汽车制造和电子领域。

具体应用包括以下几个方面：1. 航空航天领域：HB铝合金激光填丝焊接工艺可以用于航空航天领域的飞机结构件的焊接，如机身、机翼等，能够提高零部件的质量和强度。

2. 汽车制造领域：HB铝合金激光填丝焊接工艺可以用于汽车制造中的车身焊接，如车身框架、车门等，能够提高车身的强度和安全性。

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。

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仍然存在许多技术难题。

本文将从以下几个方面探讨激光焊接铝合金的难点及采取的工艺措施。

一、铝合金材料的特性铝合金具有轻质、高强度、耐腐蚀等优良性能，因此在航空、航天、汽车等领域得到了广泛应用。

铝合金的热导率较低，热量传导速度较慢，这给激光焊接带来了一定的困难。

铝合金中含有大量的铝和硅元素，这些元素容易与氧原子发生化学反应，形成氧化膜，影响焊缝的质量。

二、激光焊接工艺参数的选择1. 功率密度功率密度是激光焊接过程中最重要的参数之一。

过高的功率密度会导致焊缝过深，产生裂纹；而过低的功率密度则会导致焊缝熔合不完全，产生气孔。

因此，选择合适的功率密度对于保证焊缝质量至关重要。

一般来说，铝合金的激光焊接功率密度应控制在3-5kW/cm2之间。

2. 频率和波长激光器的频率和波长对激光焊接的效果也有重要影响。

一般来说，波长越短，能量越高，焊缝熔合效果越好。

不同的铝合金材料对波长的适应性不同，需要根据实际情况进行选择。

频率的选择也会影响到焊缝的形成过程，一般建议控制在10-20kHz之间。

3. 焊接速度焊接速度是指激光束在单位时间内通过的距离，它直接影响到焊缝的形成过程。

过快的焊接速度会导致焊缝过深，产生裂纹；而过慢的焊接速度则会导致焊缝熔合不完全，产生气孔。

因此，选择合适的焊接速度对于保证焊缝质量至关重要。

一般来说，铝合金的激光焊接速度应控制在1-3m/s之间。

三、工艺措施针对上述难点，我们可以采取以下几种工艺措施：1. 预处理为了去除铝合金表面的氧化膜，可以在焊接前进行酸洗或碱洗等预处理方法。

这样可以有效地提高焊缝的质量，减少气孔等缺陷的产生。

2. 优化激光参数根据铝合金的特性和实际需求，合理调整激光功率密度、频率和波长等参数，以获得最佳的焊接效果。

还可以采用多波长焊接、双光束焊接等方法，进一步提高焊缝的质量。

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许多难题。

本文将从理论和实践两个方面，详细分析激光焊接铝合金的难点，并提出相应的工艺措施。

一、理论分析1.1 铝合金的特性铝合金是一种具有优良性能的金属材料，其主要成分是铝、铜、镁、锰等元素。

铝合金具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点，因此在航空、汽车、建筑等领域得到了广泛应用。

铝合金的这些优良性能也给激光焊接带来了一定的挑战。

铝合金的高反射率使得激光束在焊接过程中容易发生散射，从而影响焊缝的质量。

铝合金的低熔点使得其在高温下容易吸收大量热量，导致焊缝产生气孔和裂纹。

铝合金的热导率较高，使得焊接过程中产生的热量迅速传播，不利于焊缝的形成和固化。

1.2 激光焊接原理激光焊接是一种利用高能激光束对金属材料进行加热、熔化和凝固的一种焊接方法。

激光束的能量通过光束的形式传递给工件，使焊缝处的材料瞬间熔化并形成液态金属。

随后，随着焊缝处的压力释放，液态金属冷却凝固，形成焊缝。

二、实践分析2.1 激光功率的选择在激光焊接铝合金时，激光功率的选择是非常重要的。

功率过低会导致焊缝质量差、强度不高；功率过高则会导致焊缝产生过多的气孔和裂纹。

因此，需要根据铝合金的种类、厚度和焊接位置等因素，合理选择激光功率。

2.2 保护气体的选用为了防止铝合金在激光焊接过程中产生气孔和裂纹，需要在焊接过程中使用保护气体。

常用的保护气体有氩气、氮气等。

氩气的纯度要求较高，可以有效防止气孔的形成；氮气的成本较低，但可能会导致焊缝的氧化。

因此，在实际应用中需要根据具体情况选择合适的保护气体。

2.3 焊接速度的控制焊接速度对激光焊接铝合金的效果也有很大的影响。

过快的焊接速度会导致焊缝产生裂纹；过慢的焊接速度则会影响焊缝的质量和生产效率。

因此，需要根据铝合金的厚度和焊接位置等因素，合理控制焊接速度。

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。

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。

铝合金激光填丝和电弧复合焊接技术研究的开题报告

铝合金激光填丝和电弧复合焊接技术研究的开题报告一、研究背景随着现代工业的发展，铝合金材料已经被广泛应用于航空、汽车、电子等行业。

而铝合金材料在使用过程中常常需要进行焊接，然而传统的焊接方法存在着一些问题，如焊接过程中的热影响区较大、焊接接头强度不高等。

因此，发展新型的焊接技术已成为铝合金材料相关领域中的热点问题。

目前，铝合金材料的焊接方法主要包括TIG焊、MIG/MAG焊、电弧焊等。

但这些传统的焊接方法无法有效解决上述问题。

近年来，激光填丝和电弧复合焊接技术在铝合金材料的焊接中逐渐得到了广泛应用。

二、研究内容和目的本研究主要针对铝合金材料的激光填丝和电弧复合焊接技术进行探究和分析，研究焊接参数、焊接质量和焊接强度等相关问题，从而探讨这种新型的焊接技术在实际工程应用中的可行性和优越性。

具体的研究内容包括以下几个方面：1. 建立铝合金材料的激光填丝和电弧复合焊接实验体系。

2. 分析焊接参数对焊接质量和焊接强度的影响，并确定最优参数组合。

3. 对比传统焊接方法和激光填丝和电弧复合焊接技术在焊接质量和焊接强度等方面的优缺点。

4. 探讨激光填丝和电弧复合焊接技术在实际工程中的应用前景和发展方向。

三、研究方法本研究采用实验法和理论分析相结合的方法进行研究，具体步骤包括：1. 选择适宜的铝合金材料和焊接设备，建立激光填丝和电弧复合焊接实验体系。

2. 设计焊接试样，分别采用传统焊接方法和激光填丝和电弧复合焊接技术进行焊接，记录焊接参数和焊接过程中相关数据。

3. 对焊接试样进行断口分析和拉伸试验，评估焊接质量和焊接强度。

4. 分析数据，确定最优焊接参数组合，并与传统焊接方法进行对比分析。

5. 根据实验结果，探讨激光填丝和电弧复合焊接技术的应用前景和发展方向。

四、研究意义铝合金材料的焊接一直是一个热门的研究课题，随着科技的进步，新型的焊接技术不断涌现。

本研究旨在探讨铝合金材料的激光填丝和电弧复合焊接技术的优缺点及其在实际应用中的可行性，对推进焊接技术的发展和铝合金材料行业的繁荣发展具有重要的意义。

铝合金激光焊接技术

铝合金激光焊接技术第一篇：铝合金激光焊接技术一、铝合金激光焊接的发展铝合金密度低，但强度比较高，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。

铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。

不过，铝合金本身的特性使得其相关的焊接技术面临着一些亟待解决的问题：表面难溶的氧化膜、接头软化、易产生气孔、容易热变形以及热导率过大等。

以往的生产实践中，铝合金的焊接常用钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊。

虽然这两种焊接方式能量密度较大，焊接铝合金时能获得良好的接头，但仍然存在熔透能力差、焊接变形大、生产效率低等缺点。

用这些传统的、应用于黑色金属的焊接方法焊接铝合金，并不能达到工业上高效、无缺陷、性能佳的要求，于是人们开始寻求新的焊接方法，20世纪中后期激光技术逐渐开始应用于工业。

欧洲空中客车公司生产的A340飞机机身，就采用激光焊接技术取代原有的铆接工艺，使机身的重量减轻18 %左右，制造成本降低了近25 %。

德国奥迪公司A2和A8全铝结构轿车也获益于铝合金激光焊接技术的开发和应用。

这些成功的事例大大促使对激光焊接铝合金的研究，激光技术已经成为了未来铝合金焊接技术的主要发展方向，因为激光焊接具有其独特的优点：(1)能量密度高，热输入量小，焊接变形小，能得到窄的熔化区和热影响区以及熔深大的焊缝。

(2)冷却速度快，焊缝组织微细，故焊接接头性能良好。

(3)焊接能量可精确控制，可靠性高，针对不同的要求有较高的适应性。

(4)可进行微型焊接或实现远距离传输，不需要真空装置，利于大批量自动化生产。

二、激光焊接铝合金的难点及解决措施1.铝合金表面的高反射性和高导热性这一特点可以用铝合金的微观结构来解释。

由于铝合金中存在密度很大的自由电子，自由电子受到激光（强烈的电磁波）强迫震动而产生次级电磁波，造成强烈的反射波和较弱的透射波，因而铝合金表面对激光具有较高的反射率和很小吸收率。

5A06铝合金激光填丝焊工艺研究

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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
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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

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）。

5A06铝合金激光填丝焊工艺研究

表明了ＹＧ激光填丝焊工艺是实现５０ＡＡ６铝合金薄板焊接的有效方法。
关键词：激光焊
激光填丝焊
铝合金薄板
中图分类号：Ｔ１５２Ｇ１．８
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言
１试
验
铝合金不仅具有低密度、比强度、比模量、高高良
摘要
许陈
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李晓延巩水利
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针对１２ｍ．ｍ厚５０Ａ６铝合金薄板ＹＧ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Ｅ５５Ｒ３６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０６—０９ｍ．．ｍ。
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２００８年第８期
维普资讯
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zl114a铝合金激光填丝焊接工艺及显微组织研究

zl114a铝合金激光填丝焊接工艺及显微组织研究
以“14a铝合金激光填丝焊接工艺及显微组织研究”为标题，本文通过分析14a铝合金激光填丝焊接工艺及其显微组织来探讨焊接
及显微结构之间的关系。

首先，我们对14a铝合金激光填丝焊接工艺进行了介绍。

14a铝合金激光填丝焊接工艺是一种特殊的高技术的焊接工艺，采用激光光束将填丝和填丝渣融合成一体，达到焊接的目的。

相比于传统的焊接工艺，激光填丝焊接具有焊接速度快，焊痕美观、小的热影响区，可以降低金属材料的残余应力，节约更多的焊接材料，降低焊接成本，从而提高焊接质量和效率。

此外，本文还研究了14a铝合金激光填丝焊接工艺的显微组织结构。

激光填丝焊接处理后形成了两个层，一个是熔池，一个是抗拉根状区域。

熔池的形状圆润，有细小的晶粒，且基体和晶粒之间的界面尖锐。

抗拉根状区域由少量塑性变形和脱落熔渣形成，形成了一个复合结构，具有优异的力学性能，这也证明了14a铝合金激光填丝焊接工艺在高速焊接加工中的应用性。

最后，本文对14a铝合金激光填丝焊接工艺及其显微组织进行了深入的研究，以便对14a铝合金激光填丝焊接工艺及其显微组织有更深刻的理解，并希望能够指导实际的工程应用和可靠性设计。

此外，本文也指出了激光填丝焊接工艺在节约能源、提高效率、降低成本方面的优势，可以为工业界的焊接应用提供参考。

综上所述，14a铝合金激光填丝焊接工艺及其显微组织具有优良
的性能，有助于提高焊接材料和能源利用率，更好地满足工业需求。

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。

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。

填丝激光焊工艺

填丝激光焊工艺关于填丝激光焊工艺介绍如下：一、丝材填充填丝激光焊工艺中，丝材填充是非常关键的一步。

首先，需要根据焊接需求选择合适的填充丝材料，如不锈钢、铜、铝等。

填充丝的直径、表面质量以及材料成分都需要严格控制，以保证焊接质量和效果。

二、激光焊接激光焊接是填丝激光焊工艺的核心环节。

通过高能激光束与金属材料的相互作用，使金属熔化并连接在一起。

在这个过程中，需要精确控制激光功率、光斑尺寸和焊接速度等参数，以保证焊接的稳定性和焊缝质量。

三、工艺参数调整工艺参数的调整对于填丝激光焊工艺至关重要。

这些参数包括激光功率、焊接速度、送丝速度、保护气体流量等。

需要根据材料种类、厚度以及焊接要求等因素，对工艺参数进行优化调整，以达到最佳的焊接效果。

四、焊缝质量检测焊缝质量检测是保证填丝激光焊工艺质量的重要环节。

通过外观检查、无损检测和力学性能测试等方法，对焊缝的外观、内部质量和机械性能进行全面检测。

对于不合格的焊缝，需要进行返修或重新焊接。

五、填充丝材料选择填充丝材料的选择直接影响到填丝激光焊工艺的质量和效果。

需要根据焊接要求、母材种类和工件使用环境等因素，选择合适的填充丝材料。

同时，还需要考虑填充丝的物理和化学性质，如熔点、导热性、热膨胀系数等。

六、激光功率和焊接速度激光功率和焊接速度是填丝激光焊工艺中的关键参数。

激光功率决定了熔池的深度和宽度，而焊接速度则影响着熔池的流动和凝固行为。

需要根据实际情况，通过试验确定最佳的激光功率和焊接速度组合，以保证焊接质量和效率。

七、焊接姿态和气体保护焊接姿态和气体保护也是填丝激光焊工艺中需要注意的因素。

正确的焊接姿态可以保证焊缝的美观和平行度，而良好的气体保护可以防止金属氧化和有害气体的侵入。

根据不同的焊接要求和材料种类，选择合适的焊接姿态和气体保护方式。

八、设备维护和保养为了确保填丝激光焊设备的正常运行和使用寿命，需要进行定期的维护和保养。

这包括检查设备外观、紧固件和运动部件的磨损情况，清洁光学元件和散热器等。