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铝合金激光焊接缺陷的解决方案

时间:2021-11-23 10:01:31 作者:双成激光 点击:

相比于传统焊接工艺,激光焊接更适合铝合金材料的焊接,光束能量密度可达109W/cm²。激光焊接铝合金有着热量集中、热损伤小、焊缝深宽比大和焊接变形量小的优势,焊接优势明显,应用面广,易于集成化于自动化,十分适用于复杂结构的高精密焊接。

铝合金激光焊接缺陷的解决方案(图1)

在焊接铝合金材料时,激光焊接虽然有着一些优势,但其中也存在着一定的不足,简单概括有如下四点:

 1、    激光聚焦光斑直径细小导致工件焊接装配精度要求高,通常要求装配间隙小于1mm或小于板厚的10%,在许多下料不精密的工件焊接中操作极为不便。

 2、    在常温环境下,铝合金对激光的反射率高达90%,因此铝合金的激光焊接对激光器功率有着很高的要求。铝合金激光焊接取决于激光功率密度和线能量双阈值,激光功率密度和线能量共同制约着焊接过程的熔池行为,并最终体现到焊缝的成形特征上。

 3、    铝合金的熔点低,液体金属流动性好,在大功率激光作用下会产生汽化,在焊接过程中金属蒸汽会影响铝合金对激光能量的吸收,导致深熔焊接过程不稳定,焊缝易于产生气孔、表面塌陷、咬边等缺陷。

 4、    激光焊接加热冷却速度快,焊缝硬度比电弧的高,但由于铝合金激光焊接存在合金元素烧损,影响合金强化作用,铝合金焊缝仍然存在软化问题,从而降低铝合金焊接接头的强度。因此铝合金激光焊接的主要问题是控制焊缝缺陷和提高焊接接头性能。

铝合金激光焊接缺陷的解决方案(图2)

针对铝合金激光焊接缺陷的三种解决方案


铝的导热性比较好,可根据铝合金的材质、厚度和表面状态等设置不同的焊接波形。前置的尖端波型进行焊接,也可以采用前预热后保温的波型进行焊接,均对减少炸点和气孔起到一定的作用。

铝合金激光焊接缺陷的解决方案(图3)

高光束质量激光器可以在较低功率条件下形成焊缝,并可提升焊接速度和减少气孔。高光束质量激光器配合常用的摆动头进行焊接,会对熔池有搅拌作用,可减少低熔点共晶物汇集,降低裂纹倾向。高光束质量也会扩大焊接工艺窗口,提升焊接的稳定性。

铝合金激光焊接缺陷的解决方案(图4)

点环光斑光纤激光器可有效减少焊接飞溅。它以稳定匙孔来降低飞溅和有效提高焊接速度增加产能做为核心优势点,可广泛地应用在各类金属加工行业,尤其是针对铝合金、铜等材料在新能源汽车电池盒和铝合金车身方面的焊接应用;同时针对镀锌钢板、中高碳钢等材料在减少气孔和裂纹等方面也展示出了优异的性能。