紫宸激光焊接技術的工藝特點及發展現狀

近年來,焊接工作者們研究探討了多種應用激光熱源進行鋁合金焊接的新方法,隨著大功率、高性能激光加工設備的不斷研制開發,在日本、美國、英國、德國等發達國家,鋁合金激光焊接技術已經接近實用水平。激光焊接技術以其獨特的優勢正逐步取代傳統焊接工藝,并解決了一些傳統加工工藝無法解決的問題。

鋁合金激光焊接的工藝特性及難點

1.1光束反射及改善方法鋁合金激光焊的難點之一就是鋁合金對激光的高反射,國內外學者針對這一問題已作了大量試驗研究。研究表明,進行適當的表面預處理如噴沙處理、砂紙打磨、表面化學浸蝕、表面鍍、石墨涂層、空氣爐中氧化等可以降低光束反射,有效的增大鋁合金對光束能量的吸收。

鋁在原始表面(銑、車加工后)、噴砂(300目砂紙)、電解拋光和陽極氧化4種表面狀況下對入射光束能量的吸收情況,得出如下結論。陽極氧化和噴砂處理可以明顯地提高鋁對光束能量的吸收。他們同時研究了接頭坡口幾何形狀對光束吸收率的影響,指出:尖V形坡口接頭比無坡口或方坡口接頭的吸收率要高得多。另外,從焊接結構設計方面考慮,可以利用合理設計焊接縫隙來增加鋁合金表面對激光能量的吸收

1.2小孔效應小孔,增加了焊件對激光能量的吸收。在激光焊接過程中小孔的出現可較大提高材料對激光的吸收率,小孔作為一個黑體可使焊件獲得更多的能量耦合,這是獲得良好焊接質量的前提條件。但是小孔的“誘導”及穩定性是鋁合金激光焊接中的特有困難,這是由鋁合金的材料特性和激光的光學特性造成的。

由于鋁合金對激光的高反射率和高導熱性,要想誘導出小孔,就必須有更高的能量密度閾值。有研究表明,能量密度閾值的高低要受其合金成分的控制及保護氣體種類的影響。有專業人士學者做了CO2激光焊接5083鋁合金的試驗。試驗表明[3],熱輸入影響焊接過程的穩定性,當激光功率密度處于小孔形成的臨界條件附近時,深熔焊與傳熱焊交替進行,焊接過程穩定性差。可以在保證起弧功率密度前提下,采取一定的措施,通過控制工藝參數來減少熱輸入,有助于獲得穩定的焊接過程