如何提高铝合金焊接加工工艺

       铝合金具有良好的耐腐蚀性、导电性、导热性和高强度，是航空、航天、汽车、机械制造、船舶和化工行业应用较广泛的有色金属结构材料。

       随着近年来科学技术和工业经济的快速发展，对铝合金焊接结构件的需求不断增加，对铝合金焊接的研究也不断深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，激光焊接技术的发展扩大了铝合金的应用领域，因此铝合金焊接技术正成为研究的热点之一。熟悉铝合金的材料性能是提高铝合金焊接工艺的前提。

1.铝合金材料本身的物理化学特性

       铝合金材料具有高反射性和高导热性。从微电子结构的角度来看，铝合金具有许多自由电子，密度小。当激光作用于此类电子时，会产生强振动和二次电磁波，导致强反射波和弱透射波。由于电子布朗运动会显著改善铝合金材料的热传导。

       我国对铝合金材料的激光焊接进行了大量的研究，也证明了铝合金材料的焊接需要在喷砂、砂纸、表面化学腐蚀、表面镀、碳黑添加、氧化等表面进行预处理。，能减少光束反射，有效提高铝合金工件对激光束的吸收率。另外，从焊接结构设计的角度来看，V形波口或拼接(拼接间隙相当于人工孔) 该方法可增加铝合金对激光的吸收，获得较大的熔化深度，也可采用合理的焊接间隙设计，增加铝合金表面对激光能的吸收。

   2. 等离子体对铝合金激光焊接的影响

       在铝合金激光焊接过程中，孔的出现可以大大提高材料对激光的吸收率，焊接可以获得更多的能量，铝元素和铝合金Mg、Zn、Li沸点低，易蒸发，蒸汽压力大，虽然有利于孔的形成，但等离子体的冷却(等离子体屏蔽和吸收能量，减少激光对母材的能量输入)使等离子体过热，但阻碍孔的连续存在，容易产生孔等焊接缺陷，影响焊接类型和接头的力学性能。因此，孔的诱导和稳定性已成为保证激光焊接质量的关键。

       由于铝合金的高反射性和高导热性，激光需要更高的能量密度来诱导孔的形成。能量密度阈值基本由其合金成分控制，因此可以通过控制过程参数确定激光功率，以确保适当的热输入获得稳定的焊接过程。此外，能量密度阈值也受到气体类型保护的影响。例如，铝合金采用激光焊接N气体容易诱导孔，使用He气体不能诱导小孔。这是因为N2和Al发生放热反应，产生 Al-N-O 激光吸收率提高了三元化合物。

   3. 铝合金焊接产生的气孔问题

       铝合金种类繁多，产生不同的气孔，但通常与以下气孔不同。

       1） 保护气体产生的气孔。在高能激光焊接铝合金的过程中，由于熔池底部小孔*金属的强蒸发，保护气体卷入熔池形成气泡。当气泡停留在固体铝合金中时，就会变成气孔。

       2) 小孔塌陷产生的气孔。在激光焊接过程中，当表面张力大于蒸汽压力时，孔不会稳定塌陷，金属没有时间填充形成孔。还有许多实际措施来减少或避免铝合金激光焊接中的气孔缺陷，如调整激光功率波形，减少小孔不稳定坍塌，改变光束焦点高度和倾斜照射，在焊接过程中施加电磁经场和真空焊接。近年来，采用填充或预置合金粉末、复合热源和双焦点技术减少气孔的过程，效果良好。

       3) 氢气孔。铝合金在氢环境中熔化后，其内部氢含量可达0.69ml/100g以上。但凝固后，其平衡 较多只有0的溶氢能力.036ml/100g，两者相差近20倍。因此，在从液体向固体转变的过程中，必须沉淀液体铝中多余的氢。如果沉淀的氢不能顺利浮出，固体铝合金会聚集成气泡，残留成气孔。

   4. 铝合金裂纹

       问题：铝合金属于典型的共晶合金，在激光焊接快速凝固下更容易产生热裂纹 边界形成焊缝金属晶体AL-Si或Mg-Si低熔点共晶是裂纹的原因。

解决方案：激光焊接可填充或预置合金粉末。通过调整激光波形，控制热输入也可以减少结晶裂纹。

       简而言之，铝合金激光焊接首先需要了解材料本身的化学和物理特性，并结合相关技术要点，以避免焊接过程中对工件材料的负面影响。铝合金焊接技术作为铝合金在工业领域的关键技术之一，是近年来发展起来的铝合金焊接技术。随着技术的进步，铝合金焊接技术的困难将取得突破，铝合金的应用将越来越广泛。