铝合金激光焊接的前景
2019-01-02 09:52:54
铝合金激光焊接最为引人关注的特点是其高效率，而要充分发挥这种高效率就要把它运用到大厚度深熔焊接中。因此，研究和使用大功率激光器进行大厚度深熔焊接将是未来发展的必然趋势。大厚度深熔焊更加突出了小孔现象及其对焊缝气孔的影响，因此小孔形成机理及其控制变得更加重要，它必将成为未来学术界及工业界共同关心和研究的热点问题。 改善激光焊接过程的稳定性和焊缝成形、提高焊接质量是人们追求的目标。因此，激光-电弧复合工艺、填丝激光焊接、预置粉末激光焊接、双焦点技术以及光束整形等新技术将会得到进一步的完善和发展。
另外，有人发现在CO2激光焊接熔池中存在几安培的固有电流，焊接区的外加磁场会影响熔池的流动状态以及光致等离子体的形态和稳定性。因此，采用某种形式的磁场有可能改善铝合金激光焊接过程的稳定性和焊缝质量。所以，采用辅助电流，通过其形成的电磁力控制熔池流动状态，从而改善焊接过程的稳定性，提高焊缝质量，也可能会受到更多研究者的关注。
铝合金激光焊接工艺分析
2019-01-09 11:26:44
近几年快速发展的铝合金激光焊接技术将铝合金应用推广的更加广泛，该技术能够将两种热源的优点同时结合起来，同时又能弥补各自的不足，是一种新型的焊接方法，越来越备受人们的欢迎。 1 铝合金及其焊接的概述 铝和铝合金都具有非常优良的性能，比如比强度高、耐腐蚀性强，在许多的产业中都具有非常广泛的应用，尤其在国防工业、机械等产业，并且铝合金属于有色金属，在应用的过程中需要进行焊接，所以随着科学技术的飞速发展，铝合金的焊接技术的研究也越来越深入。因此，激光焊接技术是科学技术的一大进步。 激光焊接技术的概述：激光焊接作为一种新型的焊接技术，焊接热源直接是激光，既可以避免能源的浪费，又可以大大地提高焊接的效率。同时，激光焊接把机器人或者是数控机床作为运动系统，减少人员的参与，可以减少劳动力的浪费，提高焊接的效率。激光热源除了具有可再生性和清洁无污染的优点之外，还可以高度的聚焦和良好性能的传输，因此可以将能量全部汇聚集中于一点，避免热量的散失和浪费。所以，激光焊接能够提高焊接的效率和速度以及焊接的质量。因为激光焊接的光束是通过脉冲或者连续的激光束来实现的，因此当激光束直接照射铝合金的表面时，能够把金属表面的热量迅速扩散到铝合金的内部，使铝合金快速的熔化形成一条焊缝，同时在融化后的金属上形成一种反作用力，较终将熔化的铝合金表面向下凹陷形成小孔。这个小孔具有强大的功效，可以全部吸收激光光束照射时产生的能量，并同时产生高温蒸汽，蒸汽压力与壁层表面的张力形成一种动态的平衡。 1.1 激光焊接的功率 激光焊接具有一定的功率，只有当焊接功率达到一定的高度时，才能让焊接得以稳定、持续的进行，否则焊接只能在铝合金的表面进行工作，使得铝合金表面发生熔化，从而焊接不能成功的进行。激光焊接的功率可以达到将铝合金表面以及内部全部焊接的高度，甚至比此还要高，所以激光焊接铝合金级可以提高效率和速度以及质量。 1.2 激光焊接的速度 因激光焊接功率高，所以焊接时速度也相应得到提高，焊接的速度不断提高能够使得熔深不断减小，相反，如果速度减慢，就会使铝合金被过度的焊接甚至被焊接穿透，因此，选择激光焊接可以降低焊接失败的比例从而大大降低焊接成本。 1.3 激光焊接的优势 提高能量密度、提高焊接质量、增加焊接的精度和密度、焊接的效率速度高、焊接成本较低、可以在特殊条件下进行焊接、焊接时对铝合金其他部位影响小。 2 激光焊接在各个领域中的应用 2.1 在石油管道中的应用 在石油管道中，应用铝合金管道可以增加管道的口径、增厚石油管道的管道壁，让管道能够在一定时间内运输更多的石油。石油的运输具有非常高的危险性，如石油发生泄漏，会造成难以估计的财产损失、人员伤亡以及环境的污染和地下水的污染，因此铝合金管道在焊接时一定要特别注意，提高焊接的质量，激光焊接在此时就可以发挥巨大作用，通过激光焊接，可以控制符合焊接的工艺，可以在不用开坡口的前提下进行焊接的操作，焊接时一次成型，焊缝的质量高，充分的避免了石油泄漏的风险，提高了石油运输的安全性。 2.2 在汽车制造业中的应用 随着时代的高速发展和人们生活水平的日益高速化，出门乘坐汽车已经习以为常了，并且人们对于汽车的质量要求也越来越高，因此汽车工业也在不断地寻找新型的材料和技术手段提高汽车的质量，激光焊接技术在汽车工业中的到了越来越广泛地应用。美国较早将激光焊接铝合金技术引入到汽车制造业当中来，经过一系列的实验，激光焊接的铝合金制造出来的汽车，将薄铝合金激光焊接之后制造成型，不仅大大减轻了车身的重量，而且减少了制造汽车的工序，提高了制作效率，得到了广大汽车制造业的欢迎与青睐。 2.3 在航空航天工业中的应用 众所周知，航空航天工业需要高度精准高度准确的材料进行制造飞机等一系列航天器，并且对于机器本身的重量要求也是非常的严苛，用激光焊接的铝合金制造飞机等机器，能够使得机身比平时可减轻20％左右，制造成本也得到了大大降低。比如，德国共管的部件生产厂运用激光焊接铝合金技术生产出的A350系列飞机的零件取得了巨大的成功。 3 激光焊接铝合金技术的难点 3.1 铝合金表面对激光具有反射性 因为铝合金是一种有色金属，对各种光线都具有很强烈的反射性，激光作为一种更加激烈的光束，在铝合金的表面更加容易造成反射，换句话说，铝合金这种有色金属对于激光具有高反射率和较小的吸收率。除此之外，金属都具有导热性，因此铝合金也具有很强的导热性，容易在用激光焊接的时候，反射激光或者是将激光的热量迅速导移出去，较终导致铝合金的焊接失败。因此，在激光焊接铝合金的时候，要严格注意并且迅速提高激光的功率密度，防止被反射或者被传导，争取在极端的时间用极高的密度对铝合金进行焊接，这样就可以避免反射性等问题的出现。 3.2 在激光焊接铝合金时要做好充分的准备 因为铝合金有活泼、易被氧化等特性，在其表面容易附着大量的灰尘水分等，因此在焊接的过程中，如果没有做好充足的准备，表面附着的东西容易随着激光的快速焊接留在铝合金表面，从而影响铝合金的质量和焊接的效果。因此，在对铝合金进行焊接之前，需要对铝合金表面进行清洁，将表面的油污等清理掉。同时防止在焊接时发生氧化作用造成爆炸等安全威胁，也需要对金属表面的氧化膜进行彻底的清洁，彻底除去氧化膜。 4 铝合金的激光焊接存在的缺陷 尽管激光焊接有高效率、高速度并且能够大量降低成本，激光焊接也存在着许多的缺点，只有将这些缺陷全部弄清楚并且解决了，才能够使得激光焊接铝合金技术得到更加广泛的应用。 4.1 气孔的缺陷 在上文中提出，适度的气孔能够保持铝合金的内外平衡，但是，过量的气泡就会存在大量的缺陷，避免出现大量气孔比较困难，出现大量气孔时气孔不稳定，在铝合金内部乱窜，容易使得焊接部位出现裂缝，所以清除气孔将是铝合金激光焊接技术需要突破的一大重要缺陷。 4.2 热裂纹缺陷 应用激光技术时，需要提高温度和密度以达到快速焊接的目的，这样容易在铝合金表面出现特裂纹，从而使得焊接失败，为了应对热裂纹，科学家们已经想出应对的办法，即在激光焊接时运用填充材料，但是这种方法容易导致资源的浪费和劳动力的大量耗费。采取更加简便的办法应对热裂纹也是该技术即将解决的一项重大问题。 5 结束语 铝合金的激光焊接速度存在大量的优点，在多种制造领域得到了广泛的应用，也提高了机器本身的质量和制造速度，但是激光焊接技术同样也存在许多的缺陷，导致焊接的失败，相信在科学家们的不断努力下，该焊接技术会越来越成熟，应用也越来越广泛。（浙江盾安禾田金属有限公司 俞德富 陈建军）
浅析铝合金激光焊接工艺
2018-12-19 16:46:54
铝合金及其焊接的概述 铝和铝合金都具有非常优良的性能，比如比强度高、耐腐蚀性强，在许多的产业中都具有非常广泛的应用，尤其在国防工业、机械等产业，并且铝合金属于有色金属，在应用的过程中需要进行焊接，所以随着科学技术的飞速发展，铝合金的焊接技术的研究也越来越深入。因此，激光焊接技术是科学技术的一大进步。 激光焊接作为一种新型的焊接技术，焊接热源直接是激光，既可以避免能源的浪费，又可以大大地提高焊接的效率。同时，激光焊接把机器人或者是数控机床作为运动系统，减少人员的参与，可以减少劳动力的浪费，提高焊接的效率。激光热源除了具有可再生性和清洁无污染的优点之外，还可以高度的聚焦和良好性能的传输，因此可以将能量全部汇聚集中于一点，避免热量的散失和浪费。所以，激光焊接能够提高焊接的效率和速度以及焊接的质量。因为激光焊接的光束是通过脉冲或者连续的激光束来实现的，因此当激光束直接照射铝合金的表面时，能够把金属表面的热量迅速扩散到铝合金的内部，使铝合金快速的熔化形成一条焊缝，同时在融化后的金属上形成一种反作用力，最终将熔化的铝合金表面向下凹陷形成小孔。这个小孔具有强大的功效，可以全部吸收激光光束照射时产生的能量，并同时产生高温蒸汽，蒸汽压力与壁层表面的张力形成一种动态的平衡。 1、激光焊接的功率 激光焊接具有一定的功率，只有当焊接功率达到一定的高度时，才能让焊接得以稳定、持续的进行，否则焊接只能在铝合金的表面进行工作，使得铝合金表面发生熔化，从而焊接不能成功的进行。激光焊接的功率可以达到将铝合金表面以及内部全部焊接的高度，甚至比此还要高，所以激光焊接铝合金级可以提高效率和速度以及质量。 2、激光焊接的速度 因激光焊接功率高，所以焊接时速度也相应得到提高，焊接的速度不断提高能够使得熔深不断减小，相反，如果速度减慢，就会使铝合金被过度的焊接甚至被焊接穿透，因此，选择激光焊接可以降低焊接失败的比例从而大大降低焊接成本。 3、激光焊接的优势 提高能量密度、提高焊接质量、增加焊接的精度和密度、焊接的效率速度高、焊接成本较低、可以在特殊条件下进行焊接、焊接时对铝合金其他部位影响小。 激光焊接在各个领域中的应用 1、在石油管道中的应用 在石油管道中，应用铝合金管道可以增加管道的口径、增厚石油管道的管道壁，让管道能够在一定时间内运输更多的石油。石油的运输具有非常高的危险性，如石油发生泄漏，会造成难以估计的财产损失、人员伤亡以及环境的污染和地下水的污染，因此铝合金管道在焊接时一定要特别注意，提高焊接的质量，激光焊接在此时就可以发挥巨大作用，通过激光焊接，可以控制符合焊接的工艺，可以在不用开坡口的前提下进行焊接的操作，焊接时一次成型，焊缝的质量高，充分的避免了石油泄漏的风险，提高了石油运输的安全性。 2、在汽车制造业中的应用 随着时代的高速发展和人们生活水平的日益高速化，出门乘坐汽车已经习以为常了，并且人们对于汽车的质量要求也越来越高，因此汽车工业也在不断地寻找新型的材料和技术手段提高汽车的质量，激光焊接技术在汽车工业中的到了越来越广泛地应用。美国最先将激光焊接铝合金技术引入到汽车制造业当中来，经过一系列的实验，激光焊接的铝合金制造出来的汽车，将薄铝合金激光焊接之后制造成型，不仅大大减轻了车身的重量，而且减少了制造汽车的工序，提高了制作效率，得到了广大汽车制造业的欢迎与青睐。 3、在航空航天工业中的应用 众所周知，航空航天工业需要高度精准高度精确的材料进行制造飞机等一系列航天器，并且对于机器本身的重量要求也是非常的严苛，用激光焊接的铝合金制造飞机等机器，能够使得机身比平时可减轻20%左右，制造成本也得到了大大降低。比如，德国共管的部件生产厂运用激光焊接铝合金技术生产出的A350系列飞机的零件取得了巨大的成功。 激光焊接铝合金技术的难点 1、铝合金表面对激光具有反射性 因为铝合金是一种有色金属，对各种光线都具有很强烈的反射性，激光作为一种更加激烈的光束，在铝合金的表面更加容易造成反射，换句话说，铝合金这种有色金属对于激光具有高反射率和较小的吸收率。除此之外，金属都具有导热性，因此铝合金也具有很强的导热性，容易在用激光焊接的时候，反射激光或者是将激光的热量迅速导移出去，最终导致铝合金的焊接失败。因此，在激光焊接铝合金的时候，要严格注意并且迅速提高激光的功率密度，防止被反射或者被传导，争取在极端的时间用极高的密度对铝合金进行焊接，这样就可以避免反射性等问题的出现。 2、在激光焊接铝合金时要做好充分的准备 因为铝合金有活泼、易被氧化等特性，在其表面容易附着大量的灰尘水分等，因此在焊接的过程中，如果没有做好充足的准备，表面附着的东西容易随着激光的快速焊接留在铝合金表面，从而影响铝合金的质量和焊接的效果。因此，在对铝合金进行焊接之前，需要对铝合金表面进行清洁，将表面的油污等清理掉。同时防止在焊接时发生氧化作用造成爆炸等安全威胁，也需要对金属表面的氧化膜进行彻底的清洁，彻底除去氧化膜。 铝合金的激光焊接存在的缺陷 尽管激光焊接有高效率、高速度并且能够大量降低成本，激光焊接也存在着许多的缺点，只有将这些缺陷全部弄清楚并且解决了，才能够使得激光焊接铝合金技术得到更加广泛的应用。 1、气孔的缺陷 在上文中提出，适度的气孔能够保持铝合金的内外平衡，但是，过量的气泡就会存在大量的缺陷，避免出现大量气孔比较困难，出现大量气孔时气孔不稳定，在铝合金内部乱窜，容易使得焊接部位出现裂缝，所以清除气孔将是铝合金激光焊接技术需要突破的一大重要缺陷。 2、热裂纹缺陷 应用激光技术时，需要提高温度和密度以达到快速焊接的目的，这样容易在铝合金表面出现特裂纹，从而使得焊接失败，为了应对热裂纹，科学家们已经想出应对的办法，即在激光焊接时运用填充材料，但是这种方法容易导致资源的浪费和劳动力的大量耗费。采取更加简便的办法应对热裂纹也是该技术即将解决的一项重大问题。 铝合金的激光焊接速度存在大量的优点，在多种制造领域得到了广泛的应用，也提高了机器本身的质量和制造速度，但是激光焊接技术同样也存在许多的缺陷，导致焊接的失败，相信在科学家们的不断努力下，该焊接技术会越来越成熟，应用也越来越广泛。
铝合金的激光焊接工艺难点分析
2019-03-01 14:09:46
一、铝合金焊接技能 铝合金具有高比强度、高疲劳强度以及杰出的断裂韧性和较低的裂纹扩展率，一起还具有优秀的成形工艺性和杰出的抗腐蚀性，在航空、航天、轿车、机械制作、船只及化学工业中已被许多运用。铝合金的广泛运用促进了铝合金焊接技能的开展，一起焊接技能的开展又拓宽了铝合金的运用范畴。 不过，铝合金自身的特性使得其相关的焊接技能面临着一些亟待解决的问题：表面难熔的氧化膜、接头软化、易发作气孔、简单热变形以及热导率过大等。传统的铝合金焊接一般选用TIG焊或MIG焊工艺，尽管这两种焊接办法能量密度较大，焊接铝合金时能取得杰出的接头，但仍然存在熔透才能差、焊接变形大、出产功率低一级缺点，所以人们开端寻求新的焊接办法，20世纪中后期激光技能逐步开端运用于工业。欧洲空中客车公司出产的A340飞机机身，就选用激光焊接技能替代原有的铆接工艺，使机身的分量减轻18%左右，制作本钱下降了近25%。德国奥迪公司A2和A8全铝结构轿车也获益于铝合金激光焊接技能的开发和运用。这些成功的案例大大促进对激光焊接铝合金的研讨，激光技能已经成为了未来铝合金焊接技能的首要开展方向。激光焊接具有功率密度高、焊接热输入低、焊接热影响区小和焊接变形小等长处，使其在铝合金焊接范畴遭到分外的注重。 二、铝合金激光焊接的问题和对策 1.铝合金表面的高反射性和高导热性 这一特色能够用铝合金的微观结构来解说。因为铝合金中存在密度很大的自由电子，自由电子遭到激光（激烈的电磁波）逼迫轰动而发作次级电磁波，构成激烈的反射波和较弱的透射波，因而铝合金表面对激光具有较高的反射率和很小的吸收率。一起，自由电子的布朗运动受激而变得更为剧烈，所以铝合金也具有很高的导热性。 针对铝合金对激光的高反射性，国内外已作了许多研讨，实验结果表明，进行恰当的表面预处理如喷砂处理、砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀、石墨涂层、空气炉中氧化等均能够下降光束反射，有效地增大铝合金对光束能量的吸收。别的，从焊接结构规划方面考虑，在铝合金表面人工制孔或选用光收集器方式接头，开V形坡口或选用拼焊(拼接空隙相当于人工制孔)办法，都能够添加铝合金对激光的吸收，取得较大的熔深。别的，还能够运用合理规划焊接缝隙来添加铝合金表面对激光能量的吸收。 2.小孔效应及等离子体对铝合金激光焊接的影响 在铝合金激光焊接进程中，小孔的呈现能够大大进步材料对激光的吸收率，焊接能够取得更多的能量，而铝元素以及铝合金中的Mg、Zn、Li沸点低、易蒸腾且蒸汽压大，尽管这有助于小孔的构成，但等离子体的冷却作用（等离子体对能量的屏蔽和吸收，削减了激光对母材的能量输入）使得等离子体自身"过热"，却阻止了小孔保持接连存在，简单发作气孔等焊接缺点，然后影响焊接成形和接头的力学性能，所以小孔的诱导和安稳成为确保激光焊接质量的一个要点。 因为铝合金的高反射性和高导热性，要诱导小孔的构成就需要激光有更高的能量密度。因为能量密度阈值的凹凸本质上受其合金成分的操控，因而能够经过操控工艺参数，挑选断定激光功率确保适宜的热输入量，来取得安稳的焊接进程。别的，能量密度阈值必定程度上还遭到维护气体品种的影响。例如，激光焊接铝合金时运用N2气时可较简单地诱导出小孔,而运用He气则不能诱导出小孔。这是因为N2和Al之间可发作放热反应，生成的Al-N-O三元化合物进步了对激光吸收率。 3.气孔问题 铝合金品种不同，发作的气孔类型也不同。一般以为，铝合金在焊接进程中发作以下几类气孔。 1)孔。铝合金在有氢的环境中熔化后，其内部的含氢量可到达0.69ml/100g以上。但凝结今后，其平衡状态下的溶氢才能较多只要0.036ml/100g，两者相差近20倍。因而，在由液态向固态改动的进程中，液态铝中剩余的必定要分出。假如分出的氢不能顺畅上浮逸出，就会聚集成气泡残留在固态铝合金成为气孔。 2)维护气体发作的气孔。在高能激光焊接铝合金的进程中，因为熔池底部小孔前沿金属的激烈蒸腾，使维护气体被卷进熔池构成气泡，当气泡来不及逸出而残留在固态铝合金中即成为气孔。 3)小孔陷落发作的气孔。在激光焊接进程中，当表面张力大于蒸气压力时，小孔将不能保持安稳而陷落，金属来不及填充就构成了孔洞。对削减或防止铝合金激光焊接中的气孔缺点也有许多实践办法，如调整激光功率波形，削减小孔不安稳陷落，改动光束焦点高度和歪斜照耀，在焊接进程时施加电磁经场作用以及在真空中进行焊接等。近几年来，又呈现了选用填丝或预置合金粉未、复合热源和双焦点技能来削减气孔发作的工艺，有不错的作用。 4.裂纹问题 铝合金归于典型的共晶合金，在激光焊接快速凝结下更简单发作热裂纹，焊缝金属结晶时在柱状晶鸿沟构成AL-Si或Mg-Si等低熔点共晶是导致裂纹发作的原因。为削减热裂纹，能够选用填丝或预置合金粉未等办法进行激光焊接。经过调整激光波形，操控热输入也能够削减结晶裂纹。 三、铝合金激光焊接的开展前景 铝合金激光焊接较为人引人重视的特色是其高功率，而要充分发挥这种高功率就是把它运用到大厚度深熔焊接中。因而，研讨和运用大功率激光器进行大厚度深熔焊接将是未来开展的必然趋势。大厚度深熔焊愈加突出了小孔现象及对焊缝气孔的影响，因而小孔构成机理及操控变得愈加，它必将成为业界一起关怀和研讨的热点问题。 改进激光焊接进程的安稳性和焊缝成形、进步焊接质量是人们寻求的方针。因而，激光-电弧复合工艺、填丝激光焊接、预置粉未激光焊接、双焦点技能以及光束整形等新技能将会得到进一步完善和开展。
铝合金激光焊接的前景展望的前景展望
2019-01-15 09:49:27
铝合金激光焊接较为引人关注的特点是其高效率，而要充分发挥这种高效率就要把它运用到大厚度深熔焊接中。因此，研究和使用大功率激光器进行大厚度深熔焊接将是未来发展的必然趋势。大厚度深熔焊更加突出了小孔现象及其对焊缝气孔的影响，因此小孔形成机理及其控制变得更加重要，它必将成为未来学术界及工业界共同关心和研究的热点问题。 改善激光焊接过程的稳定性和焊缝成形、提高焊接质量是人们追求的目标。因此，激光-电弧复合工艺、填丝激光焊接、预置粉末激光焊接、双焦点技术以及光束整形等新技术将会得到进一步的完善和发展。
另外，有人发现在CO2激光焊接熔池中存在几安培的固有电流，焊接区的外加磁场会影响熔池的流动状态以及光致等离子体的形态和稳定性。因此，采用某种形式的磁场有可能改善铝合金激光焊接过程的稳定性和焊缝质量。所以，采用辅助电流，通过其形成的电磁力控制熔池流动状态，从而改善焊接过程的稳定性，提高焊缝质量，也可能会受到更多研究者的关注。
车用铝合金滤清器激光焊接工艺研究
2019-01-08 17:01:49
节能降耗和减轻环境污染是世界各国交通运输业面临的紧迫问题。为解决这一问题，各种轻质合金(如铝、镁合金) 越来越多地应用于交通运输工具上。其中铝合金具有十分优良的物理、机械力学性能，且重量轻，在汽车制造业得到了广泛应用，其中滤清器就是较典型的应用之一。由于铝合金的化学活泼性很强，表面极易形成氧化膜，且具有难熔性质，加之铝合金导热性强，焊接时容易造成不熔合现象；同时，氧化膜可以吸收较多的水分，从而导致焊缝气孔的形成；此外，铝合金的线膨胀系数大，导热导电性强，焊接时容易产生咬边、翘曲变形等缺陷，并且焊后接头力学性能下降。采用常规的氩弧焊( TIG) 和惰性气体熔化级电弧(MIG)方法焊接铝合金时，容易产生气孔、焊接裂纹以及焊接变形大等问题，制约了其在工业中的应用推广。与常规的焊接方法相比，激光焊接是一种功能多、适应性强、可靠性高的精密焊接方法，且易于实现自动化。由于激光高的功率密度，焊接时热输入量低，在保证熔深的基础上，焊接热影响区小，焊接变形小，激光焊接不需要真空装置，因此激光焊接具有质量高、精度高、速度高的特点。同时随着大功率、高性能激光加工设备的不断开发, 使得铝合金激光焊接技术在汽车制造业得到了广泛应用。
本文以车用铝合金滤清器为研究对象，分析了车用铝合金滤清器焊接的工艺要点及相关影响因素。滤清器焊缝为环焊缝，接头为锁底对接，要求焊缝表观均匀美观，熔宽达2mm以上，熔深达1.5mm以上，样件如图1所示。图1 样件
1 设备、材料及方法
设备：Trumpf 3001激光器和焊接头（光学配置：聚焦镜焦长为300mm、准直镜200mm、光纤芯径300μm），如图2所示；图2 Trumpf激光器和焊接头
材料：6系铝合金；
方法：激光焊接头在固定位置不动，工件绕固定轴旋转实现环焊缝焊接，焊接过程采用高纯Ar气旁轴保护。
2 焊接工艺易出现的问题
1、保护气吹向导致的问题：当保护气吹向与工件旋转方向同向时，即保护气后吹，因而焊接过程中保护气不能及时将待焊焊缝处空气排开，易导致焊接过程中空气的混入，从而使得焊缝极易氧化，焊后焊缝表面发黑且成形很差（如图3所示）。图3 保护气吹向与工件旋转方向同向形成的焊缝形貌
2、使用小内径气管导致保护范围过窄，且单位面积气体吹力过大：如当采用内径为4mm单铜管保护气保护，且样件是竖直摆放时（如图4所示），由于液态铝合金流动性较大，在保护气吹力和自身重力等因素的作用下，熔池中的铝合金易往重力方向下流，导致焊后焊缝下塌（如图5所示）。另外，小内径铜管的气体吹向面积小，气体吹力较大，也易导致焊缝成形不稳定。3、保护气不纯导致焊缝局部氧化，表面发黄：由于铝合金化学性质较活泼，在高温下极易氧化，因而焊接铝合金滤清器时保护气要采用高纯氩气（纯度99.99%），采用纯氩（纯度99.9%）保护时，由于高温焊接时气体杂质的侵入，也会导致焊缝局部氧化，甚至焊接不良，如图6所示。图6 保护气不纯导致的焊缝不良
4、工艺参数不匹配导致的焊接不良：激光焊接根据熔深的不同分为热导焊（功率密度在105 W/ cm2 —— 106 W/ cm2 之间）和深熔焊（功率密度在106 W/ cm2 —— 107 W/ cm2之间），热导焊时浅层金属主要靠表面吸收激光能量后向下的热传导而被加热至熔化，形成的焊缝近半圆型，焊缝熔深较浅。在激光焊接过程中小孔的出现可大大提高材料对激光的吸收率，小孔作为一个黑体可使焊件获得更多的能量耦合，这是获得良好焊接质量的前提条件。铝合金对激光具有极高的初始反射率，对C02激光束的反射率可达96％，对Nd：YAG激光束的反射率也接近80％。铝合金的热导率在室温下约为普通中碳钢的3倍，因此在实际焊接铝合金过程中，需要保证足够的激光功率，以获得需要的熔深。在不同铝合金的激光焊接中都发现存在一个激光能量密度阈值，若低于此值，焊件仅发生表面熔化，焊接以热传导型进行，熔深很浅，仅在表面形成一道激光冲击痕，而一旦达到或超过此值，等离子体产生，同时诱导出小孔，熔深大幅度提高。因而铝合金激光焊接若想达到深熔焊效果，需要达到一定功率值。但功率也不能达大，易导致因热输入过大使得焊缝凹陷，咬边严重，如图7a所示。在能量小于激光能量密度阈值时，会出现明显的热传导焊形貌，如图7b所示。图7 激光功率对焊缝成形的影响
3 解决方法和结果
1、针对保护气体吹力过大且吹向面积过小而导致熔池不稳定、焊缝保护范围过窄的问题，采用内径较大的保护气管（直径9mm）替代，如图8所示。该气管能在对熔池形成较大保护范围的前提下，减弱气体对熔池成形的干扰。图8 大内径气管保护
2、为了满足焊缝表面成形均匀美观和熔宽2mm以上的要求，采用了慢速、离焦焊接。另外焊接过程中采取上坡调时间100ms、下坡调时间300ms，以减小收弧处形成的弧坑。
选取表1参数作为优化的焊接工艺参数，焊后样件如图9所示，收弧形貌如图10所示。焊缝表面形貌和横断面形貌分别如图11和图12所示。从图9、图10和图11中可以看出，焊缝表面形成细密且均匀一致的鱼鳞纹形貌，并且没有任何表面裂纹和气孔等缺陷，另外收弧弧坑大大减小。从图12中可以检测出，焊缝熔宽达2.5mm，熔深达1.7mm，且内部无气孔、裂纹等缺陷。
6063铝合金焊接
2017-06-06 17:50:11
6063铝合金焊接主要采用两种焊接方式：1.氩弧焊（交流）焊接；2.气保焊焊接。 焊接方法：几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金，但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同，各种焊接方法有其各自的应用场合。气焊和焊条电弧焊方法，设备简单、操作方便。气焊可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊。焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。惰性气体保护焊（TIG或MIG）方法是应用最广泛的铝及铝合金焊接方法。铝及铝合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊。熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛（氩气或氩/氦混合气）。 焊接特点：（1）铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化。钨极氩弧焊时，选用交流电源，通过“阴极清理”作用，去除氧化膜。气焊时，采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加大焊接热量，例如，氦弧热量大，利用氦气或氩氦混合气体保护，或者采用大规范的熔化极气体保护焊，在直流正接情况下，可不需要“阴极清理”。 （2）铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体
金属
内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化
金属
熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于
金属
其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。（3）铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下，可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，流动性显著提高，收缩率下降，热裂倾向也相应减小。根据生产经验，当含硅5%～6%时可不产生热裂，因而采用SAlSi條（硅含量4.5%～6%)焊丝会有更好的抗裂性。（4）铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿。（5）铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。（6）合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。（7）母材基体
金属
如为变形强化或固溶时效强化时，焊接热会使热影响区的强度下降。（8） 铝为面心立方晶格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能通过相变来细化晶粒。 了解跟多有关6063铝合金焊接的信息，请关注上海
有色
网。
铝合金激光焊质量保障措施
2019-03-01 14:09:46
导读 本文扼要阐明铝合金的使用特性及焊接特性，从焊接预备，加焊缝维护气，选用双光斑激光焊，激光填丝焊或激光-MIG复合焊，工艺参数调理等方面阐明铝合金激光焊的质量确保办法，工业生产中还能够凭借现有的高端激光头来安稳焊接质量。 关键词：铝合金；焊接；激光焊；双光斑；复合焊 铝合金使用特性： 铝合金因原料轻，耐腐蚀，低温功能和机械归纳功能好而广泛使用于航空、航天、轿车、机械制作、船只及化学工业等很多范畴。跟着近年国家对节能经济的寻求，铝合金的需求又上了一个台阶。现在，轿车行业中适用铝合金首要有Al-Mg(5000系列)、Al-Mg-Si(6000系列)及Al-Mg-Zn(7000系列)三大系列，轿车外壳多用耐蚀可焊的5000系合金，而梁柱等强度要求较高的部位则用6000系或7000系合金。研讨标明，选用铝合金材料恰当减轻轿车的分量能够把油耗下降37%；悬挂设备的负荷下降18%；振荡强度下降5%。在各大轿车厂加大对铝合金加工研制与制作投入的一起，铝合金的焊接又成为一个不得不处理好的根底问题。 铝合金的焊接特性： 现在，首要选用TIG焊、MIG焊等惯例办法来焊接铝合金。选用惯例办法焊接，热输入量大导致焊缝广大且熔深较浅，铝合金导热快，冶金时高温溶解很多的氢来不及溢出发生孔(溶入熔池中的氢分出构成的气孔，称为冶金气孔；未彻底熔化的氧化膜中的水分因受热分化分出氢构成的气孔，称为氧化膜气孔)；因为冶金速度快焊缝金属晶粒粗大，焊接接头软化可使强度削减到达40%；铝合金熔点低而导热快，熔融金属流动性差而使焊缝成型不漂亮；受热面积大，加工材料简单变形而影响加工尺度精度。铝合金惯例焊接质量难以确保，且焊接速度难以满意批量生产要求。 跟着激光加工使用普及化水平的进步，选用激光焊接铝合金，热输入量小且热源会集，特别是光纤激光器面世后，激光焊接铝合金的能量密度愈加会集，激光波长更短，高反射得到改进。经过激光填丝，激光-MIG复合焊，双光斑激光焊等工艺，可显着改进铝合金焊接的成型作用，且焊接质量得到改进。 无论是何种焊接办法，铝合金焊接前预备工作是必不可少的，对铝合金的焊接质量影响很大。焊接前对铝合金件表面进行或擦试，以铲除表面所吸附的水或油等杂质。为避免工件在空气中被氧化，需求对工件进行机械打磨或化学处理并烘干，以赶快完结焊接。为了加速铝合金焊接时的熔池流动性，能够在铝合金工件焊接反面加垫铜板以改进焊缝成型。焊接时，选用Ar气维护，阻隔空气，能减小气孔的发生。 激光焊铝合金优化质量具体措施： 铝合金激光焊接开端时，存在高反射现象，严峻影响材料对激光能量的吸收，而波长越短，材料对光的吸收就越好，因而，光纤激光比CO2激光对铝合金的吸收要好。光纤激光的光束形式也会比CO2激光好，能量密度愈加会集。一旦材料开端吸收光能，对液态金属对光的反射率就显着下降。 选用双光斑激光焊，能够显着改进气孔率，首要是因为选用双光束进行焊接时，两束光构成一个相对较大的匙孔，进步了匙孔的安稳性，有利于气体的逸出；比较于串行双光束，选用并行双光束焊接时，熔池内部温度梯度更小，下降了液态金属凝结速度，延伸气泡的逸出时刻，有利于减小气孔倾向；并行双光束激光焊也能进步送丝的安稳性，对安稳焊接质量有利。 选用激光填丝焊，比较铝合金激光自熔焊，能够得到更好的成型。激光填丝焊能够兼容激光焊的高能量密度和填丝焊的高桥接才能，关于有必定空隙的焊缝，能够确保杰出的成型作用。并且经过不同的填充材料的挑选，能够对母材进行不同的化学冶金，起到必定合金元素弥补且强化的成效。 选用激光复合焊，经过激光与电弧的复合，能够有用消除激光焊构成的等离子体的影响。经过光丝距离、吹气、焊视点等参数的调理，能够取得漂亮的焊缝，并且关于厚板无需开坡口或只需开小坡口就能够构成杰出的焊缝。 选用适宜的焊接工艺参数，能够确保焊接质量。图8为6061铝合金激光填丝焊接的激光功率和焊接速度的优化参数规模联系图。从该图中能够看到，激光功率和焊接速度的优化匹配参数曲线呈直线式上升，斜率根本坚持不变。每一个给定的激光功率值，在优化参数曲线上都有一个优化的焊接速度与之对应，且焊接速度可在必定规模内改变仍能取得成形质量好的焊缝，此区域归于焊接安稳区。在某一功率值时，当焊接速度过大，热输入变小，铝合金板材不能焊透，此刻焊接速度过大则向上超越安稳区规模，归于未熔透区；当焊接速度过小，热输入过大，熔池下塌严峻，此刻归于熔池崩塌区。要取得安稳的焊缝成型，需求匹配适宜的焊接工艺参数。 （本文由武汉法利莱切焊系统工程有限责任公司高级工程师沈义供给，感谢作者的大力支持！）
铝合金该如何焊接
2019-03-11 11:09:41
铝合金焊接的标准 铝材焊接办法：简直各种焊接办法都能够用于焊接铝及铝合金，可是铝及铝合金对各种焊接办法的适应性不同，各种焊接办法有其各自的使用场合。气焊和焊条电弧焊办法，设备简略、操作便利。气焊可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊。焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。惰性气体维护焊(TIG或MIG)办法是使用最广泛的铝及铝合金焊接办法。铝及铝合金薄板可选用钨极沟通氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝合金厚板可选用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体维护焊、熔化极气体维护焊、脉冲熔化极气体维护焊。熔化极气体维护焊、脉冲熔化极气体维护焊使用越来越广泛(氩气或氩/氦混合气)。广东铝板批发 焊前预备 1、焊前整理：铝及铝合金焊接时，焊前应严厉铲除工件焊口及焊丝表面的氧化膜和油污。 1)化学清洗化学清洗效率高，质量安稳，适用于整理焊丝及尺度不大、成批出产的工件。可用浸洗法和擦洗法两种。可用、汽油、火油等有机溶剂表面去油，用40℃～70℃的5%～10%NaOH溶液碱洗3min～7min(纯铝时刻稍长但不超越20min)，活动清水冲刷，接着用室温至60℃的30%HNO3溶液酸洗1min～3min，活动清水冲刷，风干或低温枯燥。 2)机械整理:在工件尺度较大、出产周期较长、多层焊或化学清洗后又沾污时，常选用机械整理。先用、汽油等有机溶剂擦试表面以除油，随后直接用直径为0.15mm～0.2mm的铜丝刷或不锈钢丝刷子刷，刷到显露金属光泽停止。一般不宜用砂轮或普通砂纸打磨，避免砂粒留在金属表面，焊接时进入熔池发生夹渣等缺点。别的也可用刮刀、锉刀等整理待焊表面。 整理后如寄存时刻过长(如超越24h)应当重新处理。 2、垫板:铝合金在高温时强度很低，液态铝的活动性能好，在焊接时焊缝金属简略发生下塌现象。为了确保焊透而又不致陷落，焊接经常选用垫板来托住熔池及邻近金属。垫板可选用石墨板、不锈钢板、碳素钢板、铜板或铜棒等。垫板表面开一个圆弧形槽，以确保焊缝不和成型。也能够不加垫板单面焊双面成型，但要求焊接操作娴熟或采纳对电弧施焊能量严厉主动反应操控等先进工艺办法。3、焊前预热:薄、小铝件一般不必预热，厚度10mm～15mm时可进行焊前预热，依据不同类型的铝合金预热温度可为100℃～200℃，可用氧一焰、电炉或喷灯等加热。预热可使焊件减小变形、削减气孔等缺点。焊后处理铝合金批发供应商 1)焊后整理焊后留在焊缝及邻近的残存焊剂和焊渣等会损坏铝表面的钝化膜，有时还会腐蚀铝件，应整理洁净。形状简略、要求一般的工件能够用热水冲刷或蒸气吹刷等简略办法整理。要求高而形状杂乱的铝件，在热水顶用硬毛刷冲洗后，再在60℃～80℃左右、浓度为2%～3%的铬酐水溶液或重溶液中浸洗5min～10min，并用硬毛冲洗刷，然后在热水中冲冲洗刷，用烘箱烘干，或用热空气吹干，也可天然枯燥。 2)焊后热处理铝容器一般焊后不要求热处理。
铝合金的激光焊质量保障措施
2019-03-13 09:04:48
1、铝合金使用特性 铝合金因原料轻，耐腐蚀，低温功用和机械归纳功用好而广泛使用于航空、航天、轿车、机械制作、船只及化学工业等很多范畴。跟着近年国家对节能经济的寻求，铝合金的需求又上了一个台阶。现在，轿车行业中适用铝合金首要有Al-Mg(5000系列)、Al-Mg-Si(6000系列)及Al-Mg-Zn(7000系列)三大系列，轿车外壳多用耐蚀可焊的5000系合金，而梁柱等强度要求较高的部位则用6000系或7000系合金。研讨标明，选用铝合金材料恰当减轻轿车的分量能够把油耗下降37%；悬挂设备的负荷下降18%；振荡强度下降5%。在各大轿车厂加大对铝合金加工研发与制作投入的一起，铝合金的焊接又成为一个不得不处理好的根底问题。 2、铝合金的焊接特性 现在，首要选用TIG焊、MIG焊等惯例办法来焊接铝合金。选用惯例办法焊接，热输入量大导致焊缝广大且熔深较浅，铝合金导热快，冶金时高温溶解很多的氢来不及溢出发生孔(溶入熔池中的氢分出构成的气孔，称为冶金气孔；未彻底熔化的氧化膜中的水分因受热分化分出氢构成的气孔，称为氧化膜气孔)；因为冶金速度快焊缝金属晶粒粗大，焊接接头软化可使强度削减到达40%；铝合金熔点低而导热快，熔融金属流动性差而使焊缝成型不漂亮；受热面积大，加工材料简单变形而影响加工尺度精度。铝合金惯例焊接质量难以确保，且焊接速度难以满意批量出产要求。 跟着激光加工使用普及化水平的进步，选用激光焊接铝合金，热输入量小且热源会集，特别是光纤激光器面世后，激光焊接铝合金的能量密度愈加会集，激光波长更短，高反射得到改进。经过激光填丝，激光-MIG复合焊，双光斑激光焊等工艺，可显着改进铝合金焊接的成型作用，且焊接质量得到改进。 无论是何种焊接办法，铝合金焊接前准备工作是必不可少的，对铝合金的焊接质量影响很大。焊接前对铝合金件表面进行或擦试，以铲除表面所吸附的水或油等杂质。为避免工件在空气中被氧化，需求对工件进行机械打磨或化学处理并烘干，以赶快完结焊接。为了加速铝合金焊接时的熔池流动性，能够在铝合金工件焊接反面加垫铜板以改进焊缝成型。焊接时，选用Ar气维护，阻隔空气，能减小气孔的发生。 3、激光焊铝合金优化质量具体措施 铝合金激光焊接开端时，存在高反射现象，严峻影响材料对激光能量的吸收，而波长越短，材料对光的吸收就越好，因而，光纤激光比CO2激光对铝合金的吸收要好。光纤激光的光束形式也会比CO2激光好，能量密度愈加会集。一旦材料开端吸收光能，对液态金属对光的反射率就显着下降。 选用双光斑激光焊，能够显着改进气孔率，首要是因为选用双光束进行焊接时，两束光构成一个相对较大的匙孔，进步了匙孔的安稳性，有利于气体的逸出；比较于串行双光束，选用并行双光束焊接时，熔池内部温度梯度更小，下降了液态金属凝结速度，延伸气泡的逸出时刻，有利于减小气孔倾向；并行双光束激光焊也能进步送丝的安稳性，对安稳焊接质量有利。 选用激光填丝焊，比较铝合金激光自熔焊，能够得到更好的成型。激光填丝焊能够兼容激光焊的高能量密度和填丝焊的高桥接才能，关于有必定空隙的焊缝，能够确保杰出的成型作用。并且经过不同的填充材料的挑选，能够对母材进行不同的化学冶金，起到必定合金元素弥补且强化的成效。 选用激光复合焊，经过激光与电弧的复合，能够有用消除激光焊构成的等离子体的影响。经过光丝距离、吹气、焊视点等参数的调理，能够取得漂亮的焊缝，并且关于厚板无需开坡口或只需开小坡口就能够构成杰出的焊缝。 选用功用强壮的激光头，能够安稳焊接质量。跟着激光加工的深化开发，功用越来越强壮的激光头得到快速的使用。现在由Scansonic和HighYAG所研发的激光头，能够在必定规模内上下左右起浮而不改动光斑巨细，也不影响光丝合作，十分利于大批量的出产使用，能改进材料因加工而发生的少数尺度误差而引起的焊接缺点。 选用适宜的焊接工艺参数，能够确保焊接质量。图8为6061铝合金激光填丝焊接的激光功率和焊接速度的优化参数规模联系图。从该图中能够看到，激光功率和焊接速度的优化匹配参数曲线呈直线式上升，斜率根本坚持不变。每一个给定的激光功率值，在优化参数曲线上都有一个优化的焊接速度与之对应，且焊接速度可在必定规模内改变仍能取得成形质量好的焊缝，此区域归于焊接安稳区。在某一功率值时，当焊接速度过大，热输入变小，铝合金板材不能焊透，此刻焊接速度过大则向上超越安稳区规模，归于未熔透区；当焊接速度过小，热输入过大，熔池下塌严峻，此刻归于熔池崩塌区。要取得安稳的焊缝成型，需求匹合作适的焊接工艺参数。
铒激光和二氧化碳激光
