铝合金激光焊接机的焊接缺陷控制工艺

与传统的熔化焊接相比，铝合金激光焊接加热集中，焊缝深宽比大，焊接结构变形小，但也存在一些不足。在大功率激光的作用下，铝合金激光深熔焊缝的主要缺陷是气孔、表面坍塌和咬边，通过激光填充线焊接或激光电弧复合焊接可以改善表面坍塌和咬边缺陷；焊缝气孔缺陷控制困难。以下介绍了铝合金激光焊机的焊接缺陷控制过程 。

铝合金激光焊机焊接缺陷控制工艺

了解铝合金激光焊接缺陷控制技术 ，首先了解如何产生铝合金激光焊接孔缺陷，铝合金激光深熔焊接有两种特点孔，一种是冶金孔，如电弧熔焊，由于材料污染或空气侵入导致的氢孔；另一种是工艺孔，由于激光深熔焊接过程中固有孔的不稳定波动。在激光深熔焊过程中，液体金属粘度往往滞后于光束运动，其直径和深度受等离子体/金属蒸汽的影响，随着光束和熔池金属的运动，由于熔池金属流动封闭在孔尖端，全熔深熔焊接在孔中间的腰部。气泡随着液体金属的流动而迁移、滚动，或逃离熔池表面，或被推回小孔。当气泡被熔池固化并被金属*捕获时，它就会成为焊缝孔。

显然，冶金气孔主要由焊接前表面处理控制和合理的气体保护控制，工艺气孔的关键是确保激光深熔焊工艺小孔的稳定性。根据国内激光焊接技术的研究，铝合金激光深熔焊接气孔的控制应综合考虑焊接前、焊接工艺和焊接后处理的各个环节，总结如下新工艺和新技术。

铝合金激光焊机焊接缺陷控制工艺 ：

1.焊前处理方法。焊前表面处理是控制铝合金激光焊缝冶金气孔的有效方法。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。

2.焊接工艺参数稳定性优化控制。铝合金激光焊接工艺参数通常主要包括激光功率、离焦量、焊接速度、气体保护的成分和流量。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工艺的稳定性，从而影响焊接孔。通过铝合金板激光深熔焊，发现孔穿透稳定性影响熔池的稳定性，进而影响焊缝形成，导致焊缝孔缺陷，激光深熔焊接稳定性与激光功率密度和线量匹配有关，因此确定合理稳定焊缝形成的工艺参数是有效控制铝合金激光焊缝孔的有效措施。研究结果表明，采用焊缝背面宽度与焊缝表面宽度（焊缝背面宽度比）的比例，评价铝合金板焊缝的形成及其稳定性。当薄板激光焊接激光功率密度与线能量合理匹配时，可保证一定的焊缝背宽比，有效控制焊缝孔。

3.双光点激光焊接。双光点激光焊接是指两束聚焦激光束同时作用于同一熔池的焊接过程。在激光深熔焊接过程中，焊缝孔形成的主要原因之一是立即关闭熔池中的气体。当采用双光点激光焊接时，由于两束光源的作用，小孔开口大，有利于内部金属蒸汽的逃逸和小孔的稳定性，从而减少焊缝孔。A356、AA5083、2024 和5A90铝合金激光焊接的研究表明，双光点激光焊接可显著降低焊缝气孔。

4.激光电弧复合焊接。激光电弧复合焊接是将激光和电弧作用于同一熔池的焊接方法。一般以激光为主要热源，利用激光与电弧的相互作用，提高激光焊接的熔深和焊接速度，降低焊接装配精度。利用填充焊丝调节焊接接头的组织性能，利用电弧的辅助作用提高激光焊接孔的稳定性，有利于减少焊接孔。在激光电弧复合焊接过程中，电弧影响激光过程诱发的金属蒸汽/等离子体云，有利于激光能量的吸收和孔的稳定性。铝合金激光电弧复合焊缝的研究结果也证实了其效果。

5.光纤激光焊接。激光深熔焊接过程中的小孔效应源于激光作用下金属的强蒸发。金属蒸发力与激光功率密度和束流质量密切相关，不仅影响激光焊接的熔深，还影响孔的稳定性。SUS304不锈钢大功率光纤激光研究表明，熔池在高速焊接过程中拉长，抑制飞溅，孔波动稳定，孔尖无气泡。当光纤激光用于钛合金和铝合金的高速焊接时，也可以获得无孔焊缝。钛合金光纤激光焊接保护气体控制技术研究表明，通过控制焊接保护气体的位置，可以防止气体卷入，减少孔闭合时间，稳定焊接孔，改变熔池的凝固行为，减少焊接孔。

6. 脉冲激光焊接。与连续激光焊接相比，激光输出采用脉动输出，可促进熔池循环稳定流动，有利于熔池气泡逸出，减少焊缝孔。YAG 激光焊接激光功率输出模式SUS 304L不锈钢和inconel 690高温合金焊缝气孔和性能的影响表明，对于方波脉冲激光焊接，当基值功率为1700w随脉冲幅值而来ΔP随着焊缝气孔的增加，不锈钢的气孔率从2.1% 降至0.5%，高温合金的气孔率由7.1% 降至 0.5%。

以上是铝合金激光焊机的焊接缺陷控制过程。由于激光深熔焊本身的优点，激光焊接铝合金在国外引起了广泛的关注，已成为航空航天、车辆、船舶等运输工具结构制造技术的重要研发方向。然而，由于铝合金的特点，大功率激光焊接的应用仍有许多问题需要深入研究，主要问题是控制焊缝孔隙缺陷，提高焊接质量。铝合金激光焊缝孔工程控制应综合考虑焊接前、焊接工艺和焊接后处理的各个环节，以提高焊接工艺的稳定性。