铝合金对激光的反射率高,CO2激光反射率高达90%以上。铝合金的导热系数大,焊接必须采用高能量密度。可以说激光焊接铝合金有比较大的技术难度,对激光器的输出功率和光束质量有较高的要求。 气孔是铝合金激光焊接的主要缺陷,产生气孔的原因较多。高温下熔池金属溶解的氢在冷却过程中随溶解度急剧下降而聚集形成氢气孔是主要原因;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。 热裂纹通常也叫结晶裂纹,在凝固过程中形成,是铝合金焊接的常见缺陷。热裂纹产生的主要原因有两个方面: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,结晶温度区间越宽,热裂纹可能性越大。要特别注意惰性气体保护不好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产生的一个重要原因。 合金元素的种类和数量对铝合金焊接热裂纹影响较大。AI-Mg、AI-Si和AI-Mn系列合金可焊接性好,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对热裂纹产生也有影响。激光焊接的加热和冷却速度非常快,铝合金焊接裂纹敏感性更大。 防止热裂纹是铝合金激光焊接的关键技术之一。添加Zr、Ti、B、V、Ta等合金元素细化晶粒,有利于抑制裂纹;激光填丝焊可有效防止焊接热裂纹;激光脉冲焊时通过调节脉冲波形,控制热输入,降低凝固冷区速度,也可以减少结晶裂纹。 铝元素的电离能低,焊接过程中光致等离子体易于过热和扩展,焊接过程不稳定。液态铝合金流动性好,表面张力低,焊接过程不稳定会造成熔池剧烈振荡,容易出现咬边、未熔合、焊缝不连续、粗糙不平、波纹不均,严重时会造成小孔突然闭合而产生孔洞。 材料对YAG激光的吸收率较高,激光焊接时不易形成光致等离子,工艺简单,较为适合焊接铝合金。采用双光束和多光束激光进行焊接,可以增大激光功率提高焊接深度;扩大深熔焊小孔的开口,避免小孔闭合,改善焊接过程稳定性,减少焊缝中工艺孔洞;控制熔池的冷却速度,降低裂纹倾向。 激光电弧复合焊接铝合金在提高激光吸收率方面有特殊意义,电弧致光等离子的稀释和对母材的预热,可以有效提高激光利用率。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的意义。焊接后焊缝组织在100µm状态下结构细密紧致,焊缝位置有直径略宽长度略长组合体,成型好。 激光电弧复合填丝焊铝合金激光焊接普片采用的技术,具有很多优点。通过焊丝成分可以改变焊缝的特性。防止焊接热裂纹,提高焊接接头的机械性能,降低焊前准备和接头装配精度的要求。激光填丝焊必须保证焊丝对中和速度的稳定,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,借助辅助电流在熔池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动荡不定的运动变得有序和可控,从而改善了焊缝形成过程的稳定性。采用辅助电流还可以增加焊缝熔深,减小焊接熔宽,使焊缝成形均匀。 激光复合铝合金焊接在空客A380,奥迪A2,A8全铝车架光范应用!