鋁合金激光焊接的特點(diǎn)及解決方案

與其他焊接方法相比，鋁合金激光焊接光束能量密度可達(dá)109W/cm2，同時(shí)具有加熱集中、熱損傷小、焊縫深寬比大、焊接變形小等優(yōu)勢(shì)，焊接過(guò)程易于集成化、自動(dòng)化、柔性化，可實(shí)現(xiàn)高速高精度焊接，并且焊接過(guò)程無(wú)需真空環(huán)境，不產(chǎn)生X-ray，特別適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高精度焊接。

鋁合金激光焊接的特點(diǎn)

與常規(guī)熔化焊相比，鋁合金激光焊接加熱集中、焊縫深寬比大、焊接結(jié)構(gòu)變形小，但是也存在一些不足，歸納起來(lái)有：

（1）激光聚焦光斑直徑細(xì)小導(dǎo)致工件焊接裝配精度要求高，通常裝配間隙、錯(cuò)邊量需小于0.1mm或板厚的10％，增大了具有復(fù)雜三維焊縫焊接結(jié)構(gòu)的實(shí)施難度；

（2）由于室溫條件下鋁合金對(duì)激光的反射率高達(dá)90%，因而鋁合金激光深熔焊接要求激光器具有較高的功率。鋁合金薄板激光焊接研究表明：鋁合金激光深熔焊接取決于激光功率密度和線能量雙閾值，激光功率密度和線能量共同制約著焊接過(guò)程的熔池行為，并較終體現(xiàn)到焊縫的成形特征上，對(duì)于全熔透焊縫的工藝優(yōu)化可通過(guò)焊縫成形特征參量背寬比進(jìn)行評(píng)價(jià)；

（3）鋁合金熔點(diǎn)低，液體金屬流動(dòng)性好，在大功率激光作用下產(chǎn)生強(qiáng)烈的金屬汽化，在焊接過(guò)程中伴隨小孔效應(yīng)所形成的金屬蒸汽/光致等離子體云影響鋁合金對(duì)激光能量的吸收，導(dǎo)致深熔焊接過(guò)程不穩(wěn)定，焊縫易于產(chǎn)生氣孔、表面塌陷、咬邊等缺陷；

（4）激光焊接加熱冷卻速度快，焊縫硬度比電弧的高，但由于鋁合金激光焊接存在合金元素?zé)龘p，影響合金強(qiáng)化作用，鋁合金焊縫仍然存在軟化問(wèn)題，從而降低鋁合金焊接接頭的強(qiáng)度。因此鋁合金激光焊接的主要問(wèn)題是控制焊縫缺陷和提高焊接接頭性能。

鋁合金激光焊接缺陷的三種解決方案

波形編輯軟件應(yīng)用：鋁的導(dǎo)熱性比較好，可根據(jù)鋁合金的材質(zhì)、厚度和表面狀態(tài)等設(shè)置不同的焊接波形。如圖前置的前端波型進(jìn)行焊接，也可以采用前預(yù)熱后保溫的波型進(jìn)行焊接，均對(duì)減少炸點(diǎn)和氣孔起到一定的作用。

高光束質(zhì)量激光器應(yīng)用：高光束質(zhì)量激光器可以在較低功率條件下形成焊縫，并可提升焊接速度和減少氣孔。高光束質(zhì)量激光器配合常用的擺動(dòng)頭進(jìn)行焊接，會(huì)對(duì)熔池有攪拌作用，可減少低熔點(diǎn)共晶物匯集，降低裂紋傾向。高光束質(zhì)量也會(huì)擴(kuò)大焊接工藝窗口，提升焊接的穩(wěn)定性。

點(diǎn)環(huán)光斑激光器應(yīng)用：點(diǎn)環(huán)光斑6KW光纖激光器可有效減少焊接飛濺。它以穩(wěn)定匙孔來(lái)降低飛濺和有效提高焊接速度增加產(chǎn)能做為主要優(yōu)勢(shì)點(diǎn)，可大量的應(yīng)用在各類金屬加工行業(yè)，尤其是針對(duì)鋁合金、銅等材料在新能源汽車電池盒和鋁合金車身方面的焊接應(yīng)用；同時(shí)針對(duì)鍍鋅鋼板、中高碳鋼等材料在減少氣孔和裂紋等方面也展示出了優(yōu)異的性能。