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铝合金激光焊接工艺总体分析

  2020-10-30         Chris         7961

铝合金激光焊接加热浓度大,焊缝深宽比大,焊接结构变形小,但也存在一些缺点:

焊接特点:

铝合金激光焊接加热浓度大,焊缝深宽比大,焊接结构变形小,但也存在一些缺点:

(1)激光聚焦点直径小,对工件焊接装配精度要求高。一般装配间隙和侧偏量应小于0.1mm或板厚的10%,增加了复杂的三维焊接结构的实施难度。

(2)由于铝合金在室温下对激光的反射率高达90%,铝合金的激光深熔焊接需要高功率的激光。激光焊接铝合金薄板的研究表明,激光深熔焊接铝合金双线取决于激光功率密度和能量阈值,激光功率密度和线性能量限制焊接过程的熔池行为,并最终反映在焊缝成形特点,为全熔透焊接流程优化可以通过背面焊缝宽度参数比值评价;

(3)熔点低、液态金属流好,高功率激光的作用下产生强大的金属蒸发,有洞的过程中焊接效果形成的金属蒸气等离子体云/性能对激光能量的吸收,影响铝合金导致深熔焊过程不稳定,焊缝容易产生气孔等缺陷,表面沉降、咬边;

(4)激光焊接加热和冷却速度快,焊缝硬度高于电弧。然而,由于铝合金激光焊接时合金元素的烧损,影响了铝合金的强化效果,因此仍存在铝合金焊缝软化的问题,从而降低了铝合金焊接接头的强度。因此,控制焊接缺陷和提高焊接接头性能是铝合金激光焊接的主要问题。


 

铝合金激光深熔焊的气孔控制步骤如下:

焊前技术

   焊接前的表面处理是控制铝合金激光焊接气孔的有效方法。表面处理方法通常包括物理、机械清洗和化学清洗。近年来,激光冲击清洗也出现了,这将进一步提高激光焊接的自动化程度。
 

稳定控制技术

   铝合金激光焊接的工艺参数通常包括激光功率、离焦、焊接速度、气体保护成分和流量等。这些参数不仅影响焊接区域的保护效果,而且影响激光深熔焊接过程的稳定性,从而影响焊缝孔隙率。当薄板激光焊接的激光功率密度与线能合理匹配时,可以有效地保证焊缝的后宽比,控制焊缝的气孔率。

 

双点焊技术

   双点激光焊接是指两束聚焦的激光束同时作用在同一熔池上的焊接过程。在激光深熔焊接过程中,焊缝孔隙形成的主要原因之一是在关闭时焊缝池孔内的气体被密封。在使用双点激光焊接时,由于两个光源的作用,孔的大开口有利于金属内部的蒸气逸出和孔的稳定性,从而减少焊缝的气孔。

 

激光电弧复合焊接技术

   激光电弧复合焊接是激光和电弧在同一熔池中焊接的一种焊接方法。一般情况下,激光是主要的热源,利用激光与电弧的相互作用来提高激光焊接的深度和速度,降低焊接装配精度。用填充丝调节焊接接头的组织和性能,用电弧提高激光焊接孔的稳定性,从而减少焊缝的气孔。在激光电弧复合焊接过程中,电弧影响激光过程所产生的金属蒸汽/等离子云,有利于激光能量的吸收和孔的稳定性。

 

 光纤激光焊接技术

   激光深熔焊过程中的小孔效应是由激光作用下金属的强烈汽化造成的。金属的汽化蒸汽力与激光功率密度和光束质量密切相关,它不仅影响激光焊接的穿透深度,而且影响小孔的稳定性。

 

脉冲激光焊接工艺

   与连续激光焊接相比,激光输出采用脉动方式,可以促进熔池产生周期性稳定流动,有利于气泡从熔池中逸出,降低焊缝气孔率。当脉冲幅值增大时,焊缝的孔隙率减小,不锈钢的孔隙率从2.1%下降到0.5%,高温合金的孔隙率从7.1%下降到0.5%。

 

焊后复合处理技术

    焊接前,即使经过严格的表面处理,焊接工艺稳定性好,铝合金激光焊接也不可避免地会产生焊缝气孔,所以有必要采用焊后处理来消除气孔。

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