解决激光焊接在铝合金焊接中的问题

传统铝合金焊接一般采用TIG焊或MIG焊接工艺，但主要问题是焊接过程中热输入大，使铝合金板变形大，焊接速度慢，生产效率低。由于焊接变形大，后续的矫正工作往往浪费大量时间，增加制造成本，影响生产效率和制造质量。激光焊接具有功率密度高、焊接热输入低、焊接热影响区小、焊接变形小等特点，在铝合金焊接领域尤为重视。

解决铝合金焊接中激光焊接的问题

铝合金激光焊接的主要困难在于：

(1)铝合金对激光束的初始反射率高，导热性高，使得铝合金在熔化前对激光的吸收率很低，很难诱导小孔。

(2)铝的电离能低，光等离子体在焊接过程中容易过热和膨胀，使焊接稳定性差。

(3)铝合金激光焊接过程中的气孔问题。

(4)合金元素在焊接过程中的烧损降低了铝合金焊接接头的力学性能。

解决铝合金焊接中激光焊接的问题：

1.鉴于铝合金对激光的高反射，国内外进行了大量研究，试验结果表明，喷砂、砂纸研磨、表面化学腐蚀、表面镀、石墨涂层、空气炉氧化等适当的表面预处理可以减少光束反射，有效增加铝合金对光束能量的吸收。此外，从焊接结构设计的角度来看，在铝合金表面人工孔或采用光收集器形式接头，打开V形坡口或拼接（拼接间隙相当于人工孔） 法可增加铝合金对激光的吸收，获得较大的熔化深度。此外，还可以使用合理的焊接间隙设计来增加铝合金表面对激光能量的吸收。

2.由于铝合金的高反射性和高导热性，激光需要更高的能量密度才能诱导孔的形成。由于能量密度阈值基本上由其合金成分控制，激光功率可以通过控制工艺参数来确定，以确保适当的热输入，从而获得稳定的焊接过程。此外，能量密度阈值在一定程度上也受到保护气体类型的影响。例如，使用激光焊接铝合金N2气容易诱导小孔，使用He气不能诱导小孔。这是因为N2和Al放热反应和产生之间可以发生Al-N-O 三元化合物提高了激光吸收率。

解决铝合金焊接中激光焊接的问题

3.铝合金是一种典型的共晶合金，在激光焊接快速凝固条件下更容易产生热裂纹。焊缝金属晶体在柱状晶体边界形成Al-Si或Mg-Si低熔点共晶是裂纹的主要原因。

激光焊接可采用填丝或预置合金粉末等方法减少热裂纹。YAG调节脉冲波形，控制热输入也可以减少结晶裂纹。

4.孔坍塌产生的孔。在激光焊接过程中，当表面张力大于蒸汽压力时，孔不会保持稳定和坍塌，金属没有时间填充形成孔。还有许多实际措施来减少或避免铝合金激光焊接中的孔隙缺陷，如调整激光功率波形，减少孔隙不稳定坍塌，改变光束焦点高度和倾斜照射，在焊接过程中施加电磁经场和真空焊接。近年来，采用填充或预置合金粉末、复合热源和双焦点技术减少孔隙的过程，效果良好。

解决铝合金焊接中激光焊接的问题

铝合金激光焊接较引人注目的特点是其高效率，要充分发挥这种高效率，就是将其应用于大厚度深熔焊接。因此，研究和使用大功率激光未来发展的必然趋势。