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激光铝合金反射率高,CO2.激光反射率高达90%以上。铝合金导热系数大,焊接必须采用高能密度。可以说,激光焊接铝合金技术难度大,对激光器的输出功率和光束质量要求高。
气孔是铝合金激光焊接的主要缺陷,产生气孔的原因很多。主要原因是冷却过程中熔池金属溶解的氢随溶解度急剧下降而聚集形成氢气孔;铝合金含有SI、Mg等高蒸气压合金元素蒸发易导致气孔;激光束引起熔池金属波动,小孔不稳定,熔池金属紊流导致气孔;激光焊接熔池深宽比大,气体不易上浮逸出,容易产生气孔;表面氧化膜吸收水分也会导致气孔形成。
热裂纹,又称结晶裂纹,是铝合金焊接的常见缺陷。热裂纹的主要原因有两个:1。铝合金凝固收缩率高达5%,焊接应力大;2.铝合金焊缝金属结晶时,沿结晶边界形成低熔点共晶组织。结晶温度范围越宽,热裂纹的可能性越大。应特别注意,当惰性气体保护不良时,焊缝金属与空气中的气体发生反应,形成夹杂物也是裂纹的重要原因。
合金元素的种类和数量对铝合金焊接热裂纹有很大影响。AI-Mg、AI-Si和AI-Mn系列合金焊接性好,不易产生焊接裂纹。AI-Cu、AI-Zn和AI-Mg-Si系列合金热裂纹倾向较大。焊接方法和工艺参数也会影响热裂纹。激光焊接的加热和冷却速度非常快,铝合金焊接裂纹更敏感。
防止热裂纹是铝合金激光焊接的关键技术之一。Zr、Ti、B、V、Ta细化晶粒等合金元素有利于抑制裂纹;激光填充焊可有效防止焊接热裂纹;调整脉冲波形,控制热输入,降低冷凝区速度,减少结晶裂纹。
铝元素电离能低,焊接过程中光等离子体容易过热和膨胀,焊接过程不稳定。液体铝合金流动性好,表面张力低,焊接过程不稳定会导致熔池剧烈振荡,容易咬边、不熔合、焊缝不连续、粗糙、波纹不均匀,严重时会导致孔突然闭合。
材料对YAG激光吸收率高,激光焊接不易形成光等离子体,工艺简单,更适合焊接铝合金。采用双光束和多光束激光焊接,可增加激光功率,提高焊接深度,扩大深熔焊孔开口,避免孔闭合,提高焊接过程稳定性,减少焊接孔,控制罐冷却速度,减少裂纹倾向。
激光电弧复合焊接铝合金对提高激光吸收率具有特殊意义。电弧等离子体的稀释和母材的预热可以有效地提高激光利用率。激光电弧复合焊接稳定电弧的效果对铝合金焊接具有特殊意义。焊接后,焊缝组织为100μm在状态下,结构紧密,焊缝位置有直径略宽、长度略长的组合体,形成良好。
激光电弧复合钢丝填充焊铝合金激光焊一般板技术,具有许多优点。焊缝的特性可以通过焊丝成分来改变。防止焊接热裂纹,提高焊接接头的力学性能,降低焊接前准备和接头组装精度的要求。激光钢丝填充焊必须确保焊丝对中和速度的稳定性,否则熔池不均匀容易导致焊接缺陷。
通过填充焊丝向熔池提供辅助电流,通过辅助电流产生的电磁力控制熔池的流动状态,实现熔池中热量的重新分配,可以提高激光能量的有效利用率和加工效率。辅助电流在熔池中形成的磁流体效应使熔池的动荡运动有序可控,从而提高了焊缝形成过程的稳定性。辅助电流还可以增加焊缝的深度,减少焊接宽度,使焊缝形成均匀。
空客激光复合铝合金焊接A380,奥迪A2,A全铝车架广泛应用!