鋁合金激光焊接的特點及解決方案

與其他焊接方法相比，鋁合金激光焊接光束能量密度可達(dá)109W/cm2，同時具有加熱集中、熱損傷小、焊縫深寬比大、焊接變形小等優(yōu)勢，焊接過程易于集成化、自動化、柔性化，可實現(xiàn)高速高精度焊接，并且焊接過程無需真空環(huán)境，不產(chǎn)生X-ray，特別適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高精度焊接。

鋁合金激光焊接的特點

與常規(guī)熔化焊相比，鋁合金激光焊接加熱集中、焊縫深寬比大、焊接結(jié)構(gòu)變形小，但是也存在一些不足，歸納起來有：

（1）激光聚焦光斑直徑細(xì)小導(dǎo)致工件焊接裝配精度要求高，通常裝配間隙、錯邊量需小于0.1mm或板厚的10％，增大了具有復(fù)雜三維焊縫焊接結(jié)構(gòu)的實施難度；

（2）由于室溫條件下鋁合金對激光的反射率高達(dá)90%，因而鋁合金激光深熔焊接要求激光器具有較高的功率。鋁合金薄板激光焊接研究表明：鋁合金激光深熔焊接取決于激光功率密度和線能量雙閾值，激光功率密度和線能量共同制約著焊接過程的熔池行為，并較終體現(xiàn)到焊縫的成形特征上，對于全熔透焊縫的工藝優(yōu)化可通過焊縫成形特征參量背寬比進(jìn)行評價；

（3）鋁合金熔點低，液體金屬流動性好，在大功率激光作用下產(chǎn)生強(qiáng)烈的金屬汽化，在焊接過程中伴隨小孔效應(yīng)所形成的金屬蒸汽/光致等離子體云影響鋁合金對激光能量的吸收，導(dǎo)致深熔焊接過程不穩(wěn)定，焊縫易于產(chǎn)生氣孔、表面塌陷、咬邊等缺陷；

（4）激光焊接加熱冷卻速度快，焊縫硬度比電弧的高，但由于鋁合金激光焊接存在合金元素?zé)龘p，影響合金強(qiáng)化作用，鋁合金焊縫仍然存在軟化問題，從而降低鋁合金焊接接頭的強(qiáng)度。因此鋁合金激光焊接的主要問題是控制焊縫缺陷和提高焊接接頭性能。

鋁合金激光焊接缺陷的三種解決方案

波形編輯軟件應(yīng)用：鋁的導(dǎo)熱性比較好，可根據(jù)鋁合金的材質(zhì)、厚度和表面狀態(tài)等設(shè)置不同的焊接波形。如圖前置的前端波型進(jìn)行焊接，也可以采用前預(yù)熱后保溫的波型進(jìn)行焊接，均對減少炸點和氣孔起到一定的作用。

高光束質(zhì)量激光器應(yīng)用：高光束質(zhì)量激光器可以在較低功率條件下形成焊縫，并可提升焊接速度和減少氣孔。高光束質(zhì)量激光器配合常用的擺動頭進(jìn)行焊接，會對熔池有攪拌作用，可減少低熔點共晶物匯集，降低裂紋傾向。高光束質(zhì)量也會擴(kuò)大焊接工藝窗口，提升焊接的穩(wěn)定性。

點環(huán)光斑激光器應(yīng)用：點環(huán)光斑6KW光纖激光器可有效減少焊接飛濺。它以穩(wěn)定匙孔來降低飛濺和有效提高焊接速度增加產(chǎn)能做為主要優(yōu)勢點，可大量的應(yīng)用在各類金屬加工行業(yè)，尤其是針對鋁合金、銅等材料在新能源汽車電池盒和鋁合金車身方面的焊接應(yīng)用；同時針對鍍鋅鋼板、中高碳鋼等材料在減少氣孔和裂紋等方面也展示出了優(yōu)異的性能。