铝合金激光焊接的质量保证措施

1.铝合金的应用特性铝合金具有质轻，耐腐蚀，低温性能好，机械综合性能好等优点，广泛应用于航空，航天，汽车，机械制造，造船，化工等许多领域。近年来，随着该国对节能经济的追求，铝合金的需求已达到新的水平。目前，用于汽车工业的铝合金主要有三个系列的Al-Mg（5000系列），Al-Mg-Si（6000系列）和Al-Mg-Zn（7000系列）。系列合金以及6000系列或7000系列合金用于强度要求更高的梁和柱。研究表明，使用铝合金材料减轻汽车的重量可以减少37％的燃油消耗，悬挂装置的负载减少18％，振动强度减少5％。在大型汽车制造商增加对铝合金加工研发和制造的投资的同时，铝合金的焊接已成为必须解决的基本问题。 2.铝合金的焊接特性目前，TIG焊接和MIG焊接等传统方法主要用于焊接铝合金。采用常规方法进行焊接，热量输入大，焊缝宽，熔深浅，铝合金传热快，冶金过程中高温溶解大量氢气，为时已晚，溢流产生氢气孔（由溶解在熔池中的氢的沉淀说是冶金孔隙，由于快速冶金，不完全熔化的氧化膜中的水由于加热而分解了由氢形成的孔，称为氧化膜孔隙。焊缝金属晶粒较厚，焊缝软化会使强度降低至40％，铝合金熔点低，导热系数快，熔融金属流动性差，焊缝难看，受热面积大，加工材料容易变形，影响加工尺寸精度。传统的铝合金焊接质量难以保证，焊接速度难以满足批量生产的要求。图1焊接铝合金时的氧化膜孔（左）和冶金孔（右）。随着激光加工应用的日益普及，激光焊接铝合金的使用具有较小的热输入和集中的热源，尤其是在光纤激光器问世之后。激光焊接铝合金的能量密度更集中，激光波长更短，高反射率得到改善。通过激光丝填充，激光-MIG复合焊接，双点​​激光焊接等工艺，可以显着提高铝合金焊接的成形效果，提高焊接质量。不管采用哪种焊接方法，铝合金焊接前的准备工作都是必不可少的，这对铝合金的焊接质量有很大的影响。焊接前，用无水酒精或丙酮擦拭铝合金零件的表面，以除去表面吸附的杂质，例如水或油。为了防止工件在空气中被氧化，需要对工件进行机械抛光或化学处理并干燥，以尽快完成焊接。为了加快铝合金焊接熔池的流动性，可以在铝合金工件的背面增加一块铜板，以改善焊接的形成。焊接时，采用氩气保护以隔离空气并减少气孔的产生。 3.优化激光焊接铝合金质量的具体措施在铝合金激光焊接开始时，会出现高反射现象，严重影响材料对激光能量的吸收。波长越短，材料吸收的光越好。因此，光纤激光比CO2激光对铝合金的吸收更好。光纤激光器的光束模式也将比二氧化碳激光器的光束模式更好，并且能量密度将更加集中。一旦材料开始吸收光能，液态金属对光的反射率就会降低明显。使用双点激光焊接可以显着提高孔隙率，这主要是因为在使用双光束焊接时，两个光束形成了一个相对较大的锁眼，从而提高了锁眼的稳定性并促进了气体的逸出，与系列相比双束焊接，采用平行双束焊接时，熔池内部的温度梯度较小，降低了液态金属的凝固速度，延长了气泡的逸出时间，有利于减少气孔现象。 ，平行双光束激光焊接还可以提高送丝的稳定性，有利于稳定焊接质量。图3双光点激光获得的示意图（左）和能量密度分布图（右）4图4平行双光束激光焊接模型图5串行双光束激光焊接模型