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。

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）

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。

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。

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。 

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。

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。

一、铝合金焊接的特点铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产品中，采用铝合金代替钢板材料焊接，结构重量可减轻50%以上。 　　铝合金焊接有几大难点： 　　①铝合金焊接接头软化严重，强度系数低，这也是阻碍铝合金应用的最大障碍；②铝合金表面易产生难熔的氧化膜(Al2O3其熔点为2060℃) ，这就需要采用大功率密度的焊接工艺；③铝合金焊接容易产生气孔；④铝合金焊接易产生热裂纹；⑤线膨胀系数大，易产生焊接变形；⑥铝合金热导率大(约为钢的4倍) ，相同焊接速度下，热输入要比焊接钢材大2～4倍。 　　因此，铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度高的高效焊接方法。 　　二、铝合金的先进焊接工艺针对铝合金焊接的难点，近些年来提出了几种新工艺，在交通、航天、航空等行业得到了一定应用，几种新工艺可以很好地解决铝合金焊接的难点，焊后接头性能良好，并可以对以前焊接性不好或不可焊的铝合金进行焊接。 　　1.铝合金的搅拌摩擦焊接搅拌摩擦焊FSW( Friction Stir Welding) 是由英国焊接研究所TWI ( The Welding Institute) 1991 年提出的新的固态塑性连接工艺。其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位，通过搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩擦，摩擦产生热使该部位金属处于热塑性状态，并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动，从而使焊件压焊在一起。由于搅拌摩擦焊过程中不存在金属的熔化，是一种固态连接过程，故焊接时不存在熔焊的各种缺陷，可以焊接用熔焊方法难以焊接的有色金属材料，如铝及高强铝合金、铜合金、钛合金以及异种材料、复合材料焊接等。目前搅拌摩擦焊在铝合金的焊接方面研究应用较多。已经成功地进行了搅拌摩擦焊接的铝合金包括2000 系列(Al- Cu) 、5000 系列(Al -Mg) 、6000 系列(Al - Mg - Si) 、7000 系列(Al - Zn) 、8000 系列(Al - Li) 等。国外已经进入工业化生产阶段，在挪威已经应用此技术焊接快艇上长为20 m 的结构件，美国洛克希德·马丁航空航天公司用该项技术焊接了铝合金储存液氧的低温容器火箭结构件。 　　铝合金搅拌摩擦焊焊缝是经过塑性变形和动态再结晶而形成，焊缝区晶粒细化，无熔焊的树枝晶，组织细密，热影响区较熔化焊时窄，无合金元素烧损、裂纹和气孔等缺陷，综合性能良好。与传统熔焊方法相比，它无飞溅、烟尘，不需要添加焊丝和保护气体，接头性能良好。由于是固相焊接工艺，加热温度低，焊接热影响区显微组织变化小，如亚稳定相基本保持不变，这对于热处理强化铝合金及沉淀强化铝合金非常有利。焊后的残余应力和变形非常小，对于薄板铝合金焊后基本不变形。与普通摩擦焊相比，它可不受轴类零件的限制，可焊接直焊缝、角焊缝。传统焊接工艺焊接铝合金要求对表面进行去除氧化膜，并在48h 内进行加工，而搅拌摩擦焊工艺只要在焊前去除油污即可，并对装配要求不高。并且搅拌摩擦焊比熔化焊节省能源、污染小。 　　搅拌摩擦焊铝合金也存在一定的缺点： 　　①铝合金搅拌摩擦焊接时速度低于熔化焊；②焊件夹持要求高，焊接过程中对焊件要求加一定的压力，反面要求有垫板；③焊后端头形成一个搅拌头残留的孔洞，一般需要补焊上或机械切除；④搅拌头适应性差，不同厚度铝合金板材要求不同结构的搅拌头，且搅拌头磨损快；⑤工艺还不成熟，目前限于结构简单的构件，如平直的结构、圆形结构。搅拌摩擦焊工艺参数简单，主要有搅拌头的旋转速度、搅拌头的移动速度、对焊件的压力及搅拌头的尺寸等。 　　2.铝合金的激光焊接铝及铝合金激光焊接技术(Laser Welding) 是近十几年来发展起来的一项新技术，与传统焊接工艺相比，它具有功能强、可靠性高、无需真空条件及效率高等特点。其功率密度大、热输入总量低、同等热输入量熔深大、热影响区小、焊接变形小、速度高、易于工业自动化等优点，特别对热处理铝合金有较大的应用优势。可提高加工速度并极大地降低热输入，从而可提高生产效率，改善焊接质量。在焊接高强度大厚度铝合金时，传统的焊接方法根本不可能单道焊透，而激光深熔焊时形成大深度的匙孔，发生匙孔效应，则可以得到实现。 　　激光焊接铝合金有以下优点： 　　①能量密度高，热输入低，热变形量小，熔化区和热影响区窄而熔深大；②冷却速度高而得到微细焊缝组织，接头性能良好；③与接触焊相比，激光焊不用电极，所以减少了工时和成本；④不需要电子束焊时的真空气氛，且保护气和压力可选择，被焊工件的形状不受电磁影响，不产生X射线；⑤可对密闭透明物体内部金属材料进行焊接；⑥激光可用光导纤维进行远距离的传输，从而使工艺适应性好，配合计算机和机械手，可实现焊接过程的自动化与精密控制。 　　现在应用的激光器主要是CO2和YAG激光器，CO2激光器功率大，对于要求大功率的厚板焊接比较适合。但铝合金表面对CO2激光束的吸收率比较小，在焊接过程中造成大量的能量损失。YAG激光一般功率比较小，铝合金表面对YAG激光束的吸收率相对CO2激光较大，可用光导纤维传导，适应性强，工艺安排简单等。 　　在焊接大厚度铝合金时，传统的焊接方法根本不可能单道焊透，而激光深熔焊时形成大深度的匙孔，发生匙孔效应，则可以得到实现 。 　　铝及铝合金的激光焊接难点在于铝及铝合金对辐射能的吸收很弱，对CO2 激光束(波长为10. 6μm) 表面初始吸收率1. 7 %；对YAG激光束(波长为1. 06 μm)吸收率接近5 %。

铝合金被广泛的运用在工业产品上，由于它具有很好的物理功能，不过由于焊接办法及焊接工艺参数的选取不妥，形成铝合金零件焊接后因应力过于会集发生严峻变形，或由于焊缝气孔、夹渣、未焊透等缺点，导致焊缝金属裂纹或原料疏松，严峻影响了产品质量及功能。接下来小编为我们介绍铝合金焊接办法及铝合金焊接注意事项。　　　　铝合金焊接办法　　　　1、钨极氩弧焊　　　　钨极氩弧焊法首要用于铝合金，是一种较好的焊接办法，不过钨极氩弧焊设备较杂乱，不合适在露天条件下操作。　　　　2、电阻点焊、缝焊　　　　这种焊接办法能够用来焊接厚度在5mm以下的铝合金薄板。但是在焊接时用的设备比较杂乱，焊接电流大、出产率较高，特别适用于大批量出产的零、部件。　　　　3、脉冲氩弧焊　　　　脉冲氩弧焊能够很好的改进在焊接过程中的安稳性能够调理参数来操控电弧功率和焊缝成形。焊件变形小、热影响区小，特别适用于薄板、全方位焊接等场合以及对热敏理性强的锻铝、硬铝、超硬铝等的焊接。　　　　铝合金焊接注意事项　　　　1、焊接铝合金前先要整理铝合金表面，不能有油污，尘土等存在，能够用清洗铝合金焊接处的表面，厚板铝合金要用钢丝刷整理，之后再加清洗。　　　　2、在焊接铝合金的时分要先整理铝合金表面，不能有油烟，尘埃等，别的厚板铝合金要用钢丝刷整理，然后再加清洗。　　　　3、假如板材比较后能够对板材预热，这样能够避免预热不行形成成焊不透，在收弧时要用小电流收弧填坑。　　　　4、焊接时一定要规范，要根据板材的厚度来焊接　　　　5、焊的电缆不要太长，要是太长会形成送丝安稳。

铝及铝合金材料密度低，强度高，热电导率高，耐腐蚀才干强，具有出色的物理特性和力学功用，因此广泛应用于工业产品的焊接结构上。长期以来，由于焊接方法及焊接技能参数的挑选不妥，构成铝合金零件焊接后因应力过于会合发作严峻变形，或由于焊缝气孔、夹渣、未焊透等缺陷，致使焊缝金属裂纹或质料疏松，严峻影响了产品质量及功用。     1.铝合金材料特色     铝是银白色的轻金属，具有出色的塑性、较高的导电性和导热性，一同还具有抗氧化和抗腐蚀的才干。铝很简略氧化发作三氧化二铝薄膜，在焊缝中简略发作夹杂物，然后损坏金属的连续性和均匀性，下降其机械功用和耐腐蚀功用。常见铝合金母材和焊丝的化学成分及机械功用。广毅荣铜铝批发.     2.铝合金材料的焊接难点     (1)很简略氧化。在空气中，铝简略同氧化合，生成细密的三氧化二铝薄膜(厚度约0.1-0.2μm)，熔点高(约2050℃)，远远逾越铝及铝合金的熔点(约600℃支配)。氧化铝的密度3.95-4.10g/cm3，约为铝的1.4倍，氧化铝薄膜的表面易吸附水分，焊接时，它阻挠底子金属的熔合，很简略构成气孔、夹渣、未熔合等缺陷，引起焊缝功用下降。     (2)易发作气孔。铝和铝合金焊接时发作气孔的首要原因是氢，由于液态铝可溶解许多的氢，而固态铝几乎不溶解氢，因此当熔池温度快速冷却与凝聚时，氢来不及逸出，简略在焊缝中调集构成气孔。孔现在难于完全避免，氢的来历许多，有电弧焊气氛中的氢，铝板、焊丝表面吸附空气中的水分等。实践证明，即使氩气按GB/T4842标准需求，纯度抵达99.99%以上，但当水分含量抵达20ppm时，也会出现许多的细密气孔，当空气相对湿度逾越80%时，焊缝就会明显出现气孔。     (3)焊缝变形和构成裂纹倾向大。铝的线胀大系数和结晶缩短率约比钢大两倍，易发作较大的焊接变形的内应力，对刚性较大的结构将促进热裂纹的发作。     (4)铝的导热系数大(纯铝0.538卡/Cm.s.℃)。约为钢的4倍，因此，焊接铝和铝合金时，比焊钢要消耗更多的热量。     (5)合金元素的蒸发的烧损。铝合金中含有低沸点的元素(如镁、锌、锰等)，在高温电弧作用下，很简略蒸发烧损，然后改动焊缝金属的化学成分，使焊缝功用下降。     (6)高温强度和塑性低。高温时铝的强度和塑性很低，损坏了焊缝金属的成形，有时还简略构成焊缝金属塌落和焊穿表象。     (7)无颜色改动。铝及铝合金从固态转为液态时，无明显的颜色改动，使操作者难以掌握加热温度。     3.铝合金材料焊接的技能方法     (1)焊前准备     选用化学或机械方法，严峻收拾焊缝坡口两头的表面氧化膜。     化学清洁是运用碱或酸清洁工件表面，该法既可去掉氧化膜，还可除油污，详细技能进程如下：体积分数为6%～10%的溶液，在70℃支配浸泡0.5min→水洗→体积分数为15%的硝酸在常温下浸泡1min进行中和处置→水洗→温水洗→单调。洗好后的铝合金表面为无光泽的银白色。     机械收拾可选用风动或电动铣刀，还可选用刮刀、锉刀等东西，关于较薄的氧化膜也可用0.25mm的铜丝刷打磨铲除氧化膜。     收拾好后当即施焊，假设放置时刻逾越4h，应从头收拾。     (2)判定装置空地及定位焊间隔     施焊进程中，铝板受热胀大，致使焊缝坡口空地减少，焊前装置空地假设留得太小，焊接进程中就会引起两板的坡口堆叠，增加焊后板面不平度和变形量;相反，装置空地过大，则施焊困难，并有烧穿的可以。适合的定位焊间隔能确保所需的定位焊空地，因此，挑选适合的装置空地及定位焊间隔，是减少变形的一项有用方法。根据阅历，不同板厚对接缝较合理的装置技能参数如表2。     (3)挑选焊接设备     现在市场上焊接产品种类较多，一般情况下宜选用交流钨极氩弧焊(即TIG焊)。它是在氩气的保护下，运用钨电极与工件问发作的电弧热熔化母材和填充焊丝的一种焊接方法。该焊机作业时，由于交流电流的极性是在周期性的转换，在每个周期里半波为直流正接，半波为直流反接。正接的半波时刻钨极可以发射满意的电子而又不致于过热，有利于电弧的安稳。反接的半波时刻工件表面生成的氧化膜很简略被收拾掉而获得表面亮光漂亮、成形出色的焊缝。     (4)挑选焊丝     一般选用301纯铝焊丝及311铝硅焊丝。     (5)挑选焊接方法和参数     一般以左焊法进行，焊炬和工件成60°角。焊接厚度15mm以上时，以右焊法进行，焊炬和工件成90°角。     焊接壁厚在3mm以上时，开V形坡口，夹角为60°～70°，空地不得大于1mm，以多层焊完结。壁厚在1.5mm以下时，不开坡口，不留空地，不加填充丝。焊固定管子对接接头时，当管径为200mm，壁厚为6mm时，应选用直径为3～4mm的钨极，以220～240A的焊接电流，直径为4mm的填充焊丝，以1～2层焊完。

(1) 铝在空气中及焊接时极易氧化，天然生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、十分安稳，不易往除。阻止母材的熔化和熔合，氧化膜的比严重，不易浮出表面，易天然生成夹渣、未熔合、未焊透等欠缺。铝材的表面氧化膜和吸附很多的水分，易使焊缝发生气孔。焊接前应选用化学或机械办法进行严厉表面整理，铲除其表面氧化膜。在焊接进程加强维护，避免其氧化。钨极氩弧焊时，选用沟通电源，经过“阴极整理”效果，往除氧化膜。气焊时，选用往除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加大焊接热量，例如，氦弧热量大，使用氦气或氩氦混合气体维护，或许选用大规范的熔化极气体维护焊，在直流正接情况下，可不需求“阴极整理”。 　　（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。在焊接进程中，很多的热量能被敏捷传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除耗费于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓耗费于金属其他部位，这种无用能量的耗费要比钢的焊接更为显着，为了取得高质量的焊接接头，应当尽量选用能量会集、功率大的动力，有时也可选用预热等工艺办法。 　　（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。铝凝结时的体积缩短率较大，焊件的变形和应力较大，因而，需采纳防备焊接变形的办法。铝焊接熔池凝结时容易发生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。出产中可选用调整焊丝成分与焊接工艺的办法避免热裂纹的发生。在耐蚀性容许的情况下，可选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，跟着硅含量添加，合金结晶温度规模变小，活动性显着前进，缩短率下降，热裂倾向也相应减小。依据出产经历，当含硅5％～6％时可不发生热裂，因而选用SAlSi條(硅含量4．5％～6％)焊丝会有更好的抗裂性。 　　（4）铝对光、热的反射才能较强，固、液转态时，没有显着的光荣改变，焊接操作时断定难。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很多的氢，固态简直不溶解氢。在焊接熔池凝结和快速冷却的进程中，氢来不及溢出，极易构成孔。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，都是焊缝中的重要来历。因而，对氢的来历要严厉控制，以避免气孔的构成。 　　（6）合金元素易蒸腾、烧损，使焊缝功能下降。 　　（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，加热与冷却进程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能经过相变来细化晶粒。 　　2. 焊接办法 简直各种焊接办法都可以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）123后一页

铝具有良好的塑性和加工性能;良好的导热性和导电性;良好的耐低温性能，对光热电波的反射率高、表面性能好;无磁性;基本无毒;有吸音性;耐酸性好;抗核辐射性能好;弹性系数小;良好的力学性能等特点，因此，铝材在航天、航海、航空、汽车、等行业中应用广泛。铝及铝合金在应用的过程中过较大的问题就是焊接。   铝合金焊接的难点：   铝与氧的亲和力很强，在空气中极易与氧结合生成致密而结实的AL2O3薄膜，厚度约为0.1μm，熔点高达2050℃，远远超过铝及铝合金的熔点，而且密度很大，约为铝的1.4倍。在焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易造成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。这些缺陷，都会降低焊接接头的性能。   铝合金激光焊接机的焊接优势：   铝合金属于典型的共晶合金，在激光焊接快速凝固下更容易产生热裂纹，焊缝金属结晶时在柱状晶边界形成AL-Si或Mg-Si等低熔点共晶是导致裂纹产生的原因。采用装有Wobble焊接头的多工位铝合金激光焊接机，通过双楔形振动焊接，扩大了焊缝宽度，降低了焊接部件的预制条件，同时也获得更好的焊缝成形。并且，铝合金激光焊接机还具有配有机械手操作平台，操作更灵活，可以配自动化线，提高工作效率。自动化焊缝跟踪系统，实时跟踪焊缝形状，根据焊道状况及时修正焊炬所处的位置，实现准确焊接，焊接面更美观。

（1）铝与氧的亲和力很强     在空气中极易与氧结合生成细密而健壮的氧化铝薄膜，厚度约为0.1μm，熔点高达2050℃，远远超越铝及铝合金的熔点，并且密度很大，约为铝的1.4倍。在 焊接进程中，氧化铝薄膜会阻止金属之间的杰出结合，并易构成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促进焊缝构成气孔。这些缺点，都会下降焊接接头的功能。为了确保焊接质量，焊前有必要严厉整理焊件表面的氧化物，并避免在焊接进程中再次氧化，对熔化金属和处于高温下的金属进行有用地防护，这是铝及铝合金焊接的一个重要特色。详细的维护办法是：焊前运用机械打磨或化学办法D40铲除工件坡口及周围部分的氧化物；焊接进程中要选用合格的维护气体进行维护（例如99.99%Ar）。     (2) 铝的导热率和比热大     导热快虽然铝及铝合金的熔点远比钢低，可是铝及铝合金的导热系数、比热容都很大，比钢大一倍多，在焊接进程中很多的热能被敏捷传导到团体金属内部，为了取得高质量的焊接接头，有必要选用能量会集、功率大的热源，8mm及以上厚板需选用预热等工艺办法，才能够完成熔焊进程。     （3）线膨胀系数大     铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的2倍，凝结时体积缩短率达6.5%～6.6%，因而易发生焊接变形。避免变形的有用办法是除了挑选合理的工艺参数和焊接次序外，选用适合的焊接工装也是非常重要的，焊接薄板时特别如此。别的，某些铝及铝合金焊接时，在焊缝金属中构成结晶裂纹的倾向性和在热影响区构成液化裂纹的倾向性均较大，往往由于过大的内应力而在脆性温度区间内发生热裂纹，这是铝合金，特别是高强度铝合金焊接时最常见的严峻缺点之一。在实践焊接现场中避免这类裂纹的办法主要是改善接头规划，挑选合理的焊接工艺参数和焊接次序，选用习惯母材特色的焊接填充材料等。     （4）简单构成气孔     焊接接头中的气孔是铝及铝合金焊接时极易发生的缺点，特别是纯铝和防锈铝的焊接。氢是铝及铝合金焊接时发生气孔的主要原因，这现已为实践所证明。氢的来历，主要是弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分，其间焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分，对焊缝气孔的发生，常常占有杰出的位置。铝及铝合金的液体熔池很简单吸收气孔，在高温下溶入的很多气体，在由液态凝结时，溶解度急剧下降，在焊后冷却凝结进程中气体来不及分出，而集合在焊缝中构成气孔。为了避免气孔的发生，以取得杰出的焊接接头，关于的来历要加以严厉控制，焊前有必要严厉约束所运用的焊接材料（包含焊丝、焊条、熔剂、维护气体）的含水量，运用前要严厉进行枯燥处理，整理后的母材及焊丝最好在2～3小时内焊接结束，最多不超越24小时。TIG焊时，选用大的焊接电流合作较高的焊接速度。MIG焊时，选用大的焊接电流慢的焊接速度，以进步熔池的存在时刻。     （5）铝在高温时的强度和塑性低铝在370℃时强度仅为10MPa，焊接时会由于不能支撑住液体金属而使焊缝成形不良，乃至构成陷落或烧穿。为了处理这个问题，焊接铝及铝合金时常常要选用垫板。     （6）无色泽改变，给焊接操作带来困难。     铝及铝合金焊接时由固态转变为液态时，没有显着的色彩改变，因而在焊接进程中给操作者带来不少困难。因而，要求焊工把握好焊接时的加热温度，尽量采 用平焊，在引（收）弧板上引（收）弧。

在近年来，国内外研究者从制定、性能评定等方面对高硅铝合金做了大量研究，但对其焊接性的研究不多，很大程度上限制了硅铝合金的推广应用。随着科技的迅猛发展，研究解决高硅铝合金的焊接问题显得很有必要。高硅铝合金在航天、航空、汽车、空间技术等高科技领域具有广泛的应用，可以制造微电路封装壳体、基板及其盖板的热管器件、活塞、发动机气缸等耐磨部件。高硅铝合金具有广泛发展应用领域关键在于合金的优异特性，高硅铝具有热传导性能热膨胀系数低、机械性能良好、易于精密机加工等优点。但是由于铝和氧的亲和力非常强，易被氧化生成难熔物氧化膜。在材料的焊接中氧化膜严重影响焊缝的熔合形成。并且高硅铝中含有大量的硅，容易导致硅裂。因此高硅铝的高效、优质连接问题成为焊接领域的重点之一。　　　　高硅铝的焊接性　　　　在高硅铝的焊接过程中，容易出现夹杂、气孔、裂纹等缺陷，其中如何尽可能的避免氧化产生夹渣是重要研究方向。　　　　氧化　　　　高硅铝中的铝极易与氧亲和，生成致密的三氧化二铝薄膜，结实致密，其熔点高达2050℃,远远大于高硅铝合金的熔点，在焊接过程中，致密的氧化膜很难去除，严重影响着金属间的结合且容易造成夹渣。为了防止夹渣的出现可以采取一些措施，在焊接前清除表面的氧化膜，可以用机械清理法，也可采取化学清理法。机械清理法主要是用打磨机、锉刀、刮刀、钢丝刷打磨的方法清理氧化膜；化学清理法不仅可以清理氧化膜，还可以清理表面油污。　　　　焊接气孔　　　　产生气孔的气体有H2/CO/N2等。其中H是气孔的主要来源。致密的氧化膜容易吸附水分，焊接时，氢在液态铝中的溶解度为0.7ml/100g，而在660℃凝固状态时，氢的溶解度为0.04ml/100g,使原来溶于液态铝中的氢大量析出，形成气泡，又高硅铝合金本身的导热性能非常好，熔池结晶过程很快，因此冶金反应产生的气体来不及逸出熔池的表面，残留在焊缝中形成气孔。保护气体不纯及空气侵入焊接区等，也能使焊缝产生内部气体和表面气孔。而且对于粉末冶金制备的硅铝合金，在熔化焊温度下闭塞气体的含量很高，极易造成气孔缺陷。由于高硅铝焊接气孔的产生与该合金表面的氧化膜密切相关，因此要防止气孔的产生，首先焊接区域合金表面的氧化膜在焊接前必须彻底去除，另外焊接区域在焊接前容易被污染，因此焊接前注意防止污染，特别是焊接端面区域应保持洁净。要获得优质的焊接接头，还应采用合适的焊接方法、规范和保护措施进行焊接，并严格控制操作环境的湿度。　　　　焊接裂纹　　　　高硅铝焊接过程中，焊缝结晶凝固金属从液态金属到固态金属的过程中，熔池凝固收缩产生拉应力，在焊接凝固的初期，温度比较高，金属的流动性好，金属液体可以在已经凝固的晶粒之间自由的流动，可以填充拉应力造成的间隙，不会形成裂纹，在结晶的过程中，较先结晶的晶粒致使焊接热影响区开裂，但有研究表明，焊接熔池越小，产生裂纹的可能性越小。　　　　另外高硅铝的合金中硅含量高，受热硅相变粗大，对合金的韧性和塑性产生不利影响，易产生应力变形和裂纹。

2月22日消息： 引言　　镁的密度是1.78×103kg/m3，为铝的2/3，钢的1/4。镁合金具有高的比强度、比刚度、导热性、可切削加工性和可回收性，被称为21世纪的“绿色”工程材料。近年来，镁合金材料在各种机壳、“陆海空”交通运载工具、国防工业等方面获得了广泛的应用，随着镁的提炼及深加工技术的发展，镁合金材料已成为继钢铁和铝之后的第三大类金属材料，在全球范围内得到快速发展。　　本文在综述国内外镁合金激光切割、激光焊接、激光表面改性等技术的基础上，对镁合金的激光加工技术进行了研究。　　1 激光与镁台金材料的作用机理　　镁合金材料的激光加工是基于光热效应的热加工，前提是激光被镁合金材料吸收并转化为热能。从原子结构理论分析，激光对金属材料的作用是高频电磁场对物质中自由电子的作用，材料中的自由电子在激光诱导作用下发生高频振动，通过韧致辐射，部分振动能量转变为电磁波向外辐射，其余转化为电子的平均动能，再通过电子与晶格之间的驰豫过程转变为热能。　　不同材料对于不同波长的激光的吸收有很大的差别，吸收率AN。 　　3 镁合金的激光焊接技术　　镁合金的焊接性能不好，是制约镁合金应用的技术瓶预之一。相比传统焊接方法，激光焊接具有焊接速度快、热输人低、焊接变形小的特点。镁合金激光焊接技术的研究处于起步阶段，国内外对镁合金的激光焊接研究主要集中在镁合金的连续CO2激光焊接和固体脉冲YAG激光焊接两个领域。　　德国的R.S.Coe1h。等Coelho用2.2kW的Nd:YAG激光器焊接了2mm厚的AZ31B镁合金。得到了表面成形好、气孔少、HAZ区小且无品粒明显长大的焊缝。加拿大的H.Al-Kazzaz等用4kW的Nd:YAG激光器成功焊接了2mm-6mm厚的ZE41A。焊接过程中激光功率过高或过低都会导致加工表面功率密度降低，问时焊接形式从小孔聚焦转变为部分聚焦，最后为热传导模式。　　激光复合热源焊接作为新型焊接技术日益受到关注，宋刚等用400W固体脉冲YAG激光加旁轴式TIG作为焊接复合热源，首次成功焊接2.5mm厚AZ31B镁合金板材，复合焊接的熔深可达TIG单独焊接的2倍、激光单独焊接的4倍，且焊缝与母材抗拉强度(240MPa)相当。为了提高镁合金材料在焊接过程中对激光的吸收率，孙昊等用500W固体脉冲YAG激光器研究了活性剂对镁合金激光焊接过程的影响，氧化物和氯化物能够增加镁合金激光焊接的熔深和深宽比，原因是活性剂微细粉末在激光作用初期增加了对激光能量的吸收。　　我们已经进行了镁合金薄板的激光焊接和激光复合焊接，目前正在研究中厚板的激光焊接，为工程实践提供理论支持。　　4 镁合金的激光表面改性技术　　随着激光表面改性技术的不断完善，镁合金激光表面处理在镁合金表面耐蚀性、耐磨性等方面的应用越来越受到国内外研究者的重视。激光表面改性技术分为激光表而重熔、激光表面合金化及激光表面熔覆等。　　4.1 激光表面重熔　　镁合金激光表面重熔使材料表面组织晶粒细化、显微偏析减少、生成非平衡相，进而引起表面强化，使合金表面耐磨性增加。　　巴基斯坦的Ghazanfar Abbas等利用1.5kW的半导体激光器对AZ31和AZ61镁合金进行表面熔凝处理，AZ31的硬度由基体的65HV提高到熔凝层的120HV, AZ61的硬度由基体的70HV提高到熔凝层的140HV，且磨损量都降低了一半，提高了其耐磨性。　　高亚丽等用800W的CO2激光器对AZ91HP镁合金进行了激光表面熔凝处理。与原始镁合金相比，熔凝层的硬度约提高90%左右，耐磨性提高78%，耐蚀性显著提高。这是枝晶细化和熔凝层中相对较多的共同作用。我们用5kW横流CO2激光器研究了AZ31B的激光熔凝技术，微观组织见图2，可以看出，熔凝区晶粒比母材明显小很多。　　4.2 激光表面合金化　　国内外在镁合金表面采用合金化处理的研究较少，主要的研究是利用注人硬质颗粒来提高合金化层的耐磨性。　　印度的Majurndar J D等利用l0kW连续CO2激光器对MEZ采用Al+Mn，SiC和Al+Al2O3合金粉末进行表面合金化处理，硬度由基体的35HV提高到合金化层的270HV，由于硬质相SiC的存在，同时耐磨性得到了提高。　　陈长军等使用5kW的CO2激光器对表面上预置了Al-Y粉末的ZM5进行了合金化处理，涂层硬度可达到250HV-325HV，而基材的硬度仅为80HV-l00HV。同基材相比，激光处理后的涂层耐蚀性得到显著提高。　　4.3 激光表面熔覆　　与激光熔凝、激光合金化相比，国内外对于镁合金激光熔覆研究相对较活跃，镁合金激光熔覆主要围绕提高镁合金的耐磨和耐蚀性进行。　　德国Maiwald T等用Al+Cu，Al+Si和AlSi30合金粉末对AZ91E和NEZ210进行激光熔覆，Al+Si熔覆层的耐蚀性好于Al+Cu熔覆层，AlSi30熔覆层的耐蚀性最好。德国Bakkar A在碳纤维强化的AS41表面上激光熔覆Al-S，粉末，得到了与基休有良好交界区的熔覆层，且熔覆层的耐蚀性提高了。　　黄开金等采用3.5kW激光器在AZ9ID表面有效地熔覆了非晶复合粉末Zr-Cu-Ni-Al/TiC，在非晶和金属间化合物的作用下，熔覆层的硬度由基材的100HV0.1提高到850HV0.1左右，硬度提高了7倍左右，加人TiC后，硬度更是提高了9倍左右，同时熔覆层的耐磨性较基材提高了16倍。　　通过表面改性来改善镁合金结构服役性能是一个重要的手段，将会成为镁合金研究的重要方向之一，但这方面的工作，还远远做得不够，可供实际借鉴的研究更是屈指可数。　　5 镁合金激光加工的进一步研究　　镁合金材料已经引起了世界各国研究与开发的兴趣，但是70%左右的镁合金材料主要以铸件或压铸件的形式被应用，只有10%左右用压力加工方法加工成厚板、薄板、棒材和型材、锻件和模锻件等，因此，开发镁合金的深加工是必然趋势。机电之家。　　其中：c0为光速，c0=3×108m/s为入射激光的波长；为金属材料的导电率。　　从式(1)可以看出，被加工材料一定时，激光的波长越短，材料对激光的吸收越多。金属中的大量自由电子由于集肤效应的作用，阻碍激光能量深入材料内部，使之大部分被反射掉，所以一般材料对CO2气体激光(λ=10.6μm)的吸收比对YAG固体激光(λ=1.06μm)的吸收低。当激光波长为一恒定值时，材料对该激光束吸收率的大小取决于材料的导电率，导电率越大，材料对激光的吸收越少。所以，镁合金材料对激光的吸收比一般金属材料对激光的吸收要低．这是对镁合金材料进行激光加工的难点之一。　　2 镁合金的激光切割技术　　切割是镁合金材料深加工的首要环节，良好的切割质量是材料深加工的保证。与传统切割方法相比，激光切割具有更高的切割精度、更低的粗糙度和更高的生产效率。目前，国内外对镁合金激光切割的研究尚属鲜见。　　我们利用500W固体脉冲Nd：YAG激光对4mm厚AZ31B镁合金板材进行了切割工艺研究。激光切缝窄细，上缝宽0.45mm、中缝宽0.22mm、下缝宽0.35mm，切缝垂直度为0.05mm，切面波纹小且分布规露。热影响区不明显，切缝的整体宽度约为空气等离子弧切割的1/4。但是，切缝的下表面有轻微的氧化现象，切面有80μm厚的组织形貌为等轴晶的重熔层。工艺研究得出的结论是:切缝宽度随着放电电压、脉冲宽度、脉冲频率的增大而增大，切割速度与辅助气体对切缝宽度的影响不大。图1为AZ31B镁合金激光切割宏观形貌和微观组织照片。   (miki)

（1）铝合金与氧的亲和力很强　　　　在空气中极易与氧结合生成细密而健壮的氧化铝薄膜，厚度约为0.1μm，熔点高达2050℃，远远超越铝及铝合金的熔点，并且密度很大，约为铝的1.4倍。在焊接进程中，氧化铝薄膜会阻止金属之间的杰出结合，并易构成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促进焊缝构成气孔。这些缺点，都会下降焊接接头的功能。为了确保焊接质量，焊前有必要严厉整理焊件表面的氧化物，并避免在焊接进程中再次氧化，对熔化金属和处于高温下的金属进行有用地防护，这是铝及铝合金焊接的一个重要特色。详细的维护办法是：焊前运用机械打磨或化学办法D40铲除工件坡口及周围部分的氧化物；焊接进程中要选用合格的维护气体进行维护（例如99.99%Ar）。　　　　(2)铝合金的导热率和比热大　　　　铝及铝合金的导热系数、比热容都很大，在焊接进程中很多的热能被敏捷传导到团体金属内部，为了取得高质量的焊接接头，有必要选用能量会集、功率大的热源，8mm及以上厚板需选用预热等工艺办法，才干够完成熔焊进程。　　　　（3）铝合金车体的线膨胀系数大　　　　铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的2倍，凝结时体积缩短率达6.5%～6.6%，因而易发生焊接变形。避免变形的有用办法是除了挑选合理的工艺参数和焊接次序外，选用适合的焊接工装也是非常重要的，焊接薄板时特别如此。别的，某些铝及铝合金焊接时，在焊缝金属中构成结晶裂纹的倾向性和在热影响区构成液化裂纹的倾向性均较大，往往由于过大的内应力而在脆性温度区间内发生热裂纹，这是铝合金，特别是高强度铝合金焊接时较常见的严峻缺点之一。在实践焊接现场中避免这类裂纹的办法主要是改善接头规划，挑选合理的焊接工艺参数和焊接次序，选用习惯母材特色的焊接填充材料等。　　　　（4）铝合金部件焊接时简单构成气孔　　　　焊接接头中的气孔是铝及铝合金焊接时极易发生的缺点，特别是纯铝和防锈铝的焊接。氢是铝及铝合金焊接时发生气孔的主要原因，这现已为实践所证明。氢的来历，主要是弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分，其间焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分，对焊缝气孔的发生，常常占有杰出的位置。铝及铝合金的液体熔池很简单吸收气孔，在高温下溶入的很多气体，在由液态凝结时，溶解度急剧下降，在焊后冷却凝结进程中气体来不及分出，而集合在焊缝中构成气孔。为了避免气孔的发生，以取得杰出的焊接接头，关于的来历要加以严厉控制，焊前有必要严厉约束所运用的焊接材料（包含焊丝、焊条、熔剂、维护气体）的含水量，运用前要严厉进行枯燥处理，整理后的母材及焊丝较好在2～3小时内焊接结束，较多不超越24小时。TIG焊时，选用大的焊接电流合作较高的焊接速度。MIG焊时，选用大的焊接电流慢的焊接速度，以进步熔池的存在时刻。　　　　（5）铝合金在高温时的强度和塑性低铝在370℃时强度仅为10MPa，焊接时会由于不能支撑住液体金属而使焊缝成形不良，乃至构成陷落或烧穿。为了处理这个问题，焊接铝及铝合金时常常要选用垫板。　　　　（6）铝及铝合金焊接时无色泽改变，给焊接操作带来困难。　　　　铝及铝合金焊接时由固态转变为液态时，没有显着的色彩改变，因而在焊接进程中给操作者带来不少困难。因而，要求焊工把握好焊接时的加热温度，尽量选用平焊，在引（收）弧板上引（收）弧。　　　　1.焊接特性：铝及铝合金具有导热性强而热容量大，线胀系数大，熔点低和高温强度小等特色，焊接难度大，应采纳必定的办法，才干确保焊接质量。　　　　2.管件及焊丝的整理，焊丝及破口两边50mm范围内表面用清洗洁净，用不锈钢丝刷刷去表面氧化膜，显露金属光泽，整理好的破口有必要在2小时内焊接，整理好的焊丝放入未用的筒内，有必要在8小时内用完，不然重新处理。　　　　3.钨棒选用铈钨棒，氩气钝质不小于99.96%，且含水量不该大于50mg/m3。　　　　4.环境温度不低于5℃，不然应预热至100~200℃方可施焊，相对湿度控。

铜及铜合金的焊接特点有1铜及铜合金的导热性好，热容量大，易使填充金司与母材熔合不良，并造成焊不透，因此，焊接热输入宜大，必要时进行适当的预热，如焊紫铜时，预热400~500度，焊黄铜时，预热300度。2铜的线膨胀系数较大（比低碳钢大50%以上），热胀冷缩明显，焊后变形大，且在较大的残余应力下容易产生冷裂纹，因此，焊接时宜采用窄焊道，合理的焊接顺序，焊后锤打等措施，以减少变形和残余应力3铜在液态进能溶解大量的氢，但在凝固和冷却过程中，氢的溶解度大大降低，如过剩的氢气来不及逸出，就会形成氢气孔，同时氢还能与氧化亚铜反应，生成水汽（H2O），也会引起气孔。因此，焊前应彻底清理坡口及焊件表面，去除氧化物，油污，水汽等，选用脱氧及去氢能力较好的焊接材料，并按规定烘干，如焊接紫铜时，一般采用低氢焊条铜107，焊前经300度*（1~2）小时烘干。4铜在液态时容易氧化，生成氧化亚铜并溶解在铜液里，在结晶时，氧化亚铜与铜形成低熔点共晶体，存在铜晶粒的界面上，使其塑性降低，还有产生热裂纹，因此，焊接时需采用含有脱氧剂的铜及铜合金焊丝。5铜合金里的合金元素，一般比铜更易氧化和烧损，还有部分合金元素在高温易蒸发，因此，焊接黄铜时，可选用含硅的焊接材料，使熔池表面形成致密的氧化硅薄膜，以防止锌的氧化和蒸发，在工艺上设法降低焊接时的温度，提高焊接速度，尽量减少熔池处于高温下的时间，以减少锌的氧化和蒸发。  影响铜及铜合金焊接性的工艺难点主要有四项元素：一 是高导热率的影响。铜的热导热率比碳钢大7~11 倍，当采用的工艺参数与焊接同厚度碳钢差不多时，则铜材很难熔化，填充 金属 和母材也不能很好地熔合。二是焊接接头的热裂倾向大。焊接时，熔池内铜与其中的杂质形成低熔点共晶物，使铜及铜合金具有明显的热脆性，产生热裂纹。三是产生气孔的缺陷比碳钢严重得多，与要是氢气孔。四是焊接接头性能的变化。晶粒粗化，塑性下降，耐蚀性下降等。

铝合金车架现在现已在轿车中广泛地运用。铝合金原料比较曾经造车常用的钢铁，性质上有着很大的差异。这就使得出产商在对铝合金进行焊接的进程中遇到了不少的难点。因而工程师们针对铝合金焊接上的难点，活跃改造传统的焊接技能，为铝合金车架未来更广泛地运用到轿车中铺桥搭路。　　铝合金在焊接中首要存在以下难点：　　1.铝合金与氧的亲和力很强。在空气中极易与氧结合生成细密而健壮的氧化铝薄膜，厚度约为0.1μm，熔点高达2050℃，远远超越铝及铝合金的熔点，并且密度很大，约为铝的1.4倍。在焊接进程中，氧化铝薄膜会阻止金属之间的杰出结合，并易构成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促进焊缝构成气孔。这些缺点，都会下降焊接接头的功能。　　为了确保焊接质量，焊前有必要严厉整理焊件表面的氧化物，并防止在焊接进程中再次氧化，对熔化金属和处于高温下的金属进行有用地防护，这是铝及铝合金焊接的一个重要特色。　　详细的维护办法是：焊前运用机械打磨或化学办法D40铲除工件坡口及周围部分的氧化物；焊接进程中要选用合格的维护气体进行维护（例如99.99%Ar）。　　2.铝合金的导热率和比热大。铝及铝合金的导热系数、比热容都很大，在焊接进程中许多的热能被敏捷传导到团体金属内部，为了取得高质量的焊接接头，有必要选用能量会集、功率大的热源，8mm及以上厚板需选用预热等工艺办法，才能够完成熔焊进程。　　3.铝合金车体的线膨胀系数大。铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的2倍，凝结时体积缩短率达6.5%～6.6%，因而易发生焊接变形。防止变形的有用办法是除了挑选合理的工艺参数和焊接次序外，选用适合的焊接工装也是非常重要的，焊接薄板时特别如此。　　别的，某些铝及铝合金焊接时，在焊缝金属中构成结晶裂纹的倾向性和在热影响区构成液化裂纹的倾向性均较大，往往因为过大的内应力而在脆性温度区间内发生热裂纹，这是铝合金，特别是高强度铝合金焊接时最常见的严峻缺点之一。　　在实践焊接现场中防止这类裂纹的办法首要是改善接头规划，挑选合理的焊接工艺参数和焊接次序，选用习惯母材特色的焊接填充材料等。　　4.铝合金部件焊接时简略构成气孔。焊接接头中的气孔是铝及铝合金焊接时极易发生的缺点，特别是纯铝和防锈铝的焊接。氢是铝及铝合金焊接时发生气孔的首要原因，这现已为实践所证明。氢的来历，首要是弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分，其间焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分，对焊缝气孔的发生，常常占有杰出的位置。铝及铝合金的液体熔池很简略吸收气孔，在高温下溶入的许多气体，在由液态凝结时，溶解度急剧下降，在焊后冷却凝结进程中气体来不及分出，而集合在焊缝中构成气孔。　　为了防止气孔的发生，以取得杰出的焊接接头，关于的来历要加以严厉控制，焊前有必要严厉约束所运用的焊接材料（包含焊丝、焊条、熔剂、维护气体）的含水量，运用前要严厉进行枯燥处理，整理后的母材及焊丝最好在2～3小时内焊接结束，最多不超越24小时。TIG焊时，选用大的焊接电流合作较高的焊接速度。MIG焊时，选用大的焊接电流慢的焊接速度，以进步熔池的存在时刻。　　5.铝合金在高温时的强度和塑性低。铝在370℃时强度仅为10MPa，焊接时会因为不能支撑住液体金属而使焊缝成形不良，乃至构成陷落或烧穿。为了处理这个问题，焊接铝及铝合金时常常要选用垫板。　　而近年来在欧美车厂开端广泛运用的激光焊接技能，针对铝合金这位“新成员”，也针对性地进行了一系列的改善。　　跟着合金元素的添加，八组可锻合金呈现了，将铝的全体运用扩展到了一个广泛的制作业运用。可是，不论是合金仍是全体运用，仍是存在可焊性问题。　　走运的是，大多数合金能够成功地进行熔焊，这取决于合金填充材料。运用激光器能够处理困扰传统技能如金属惰性气体电弧焊等的难题。和金属惰性气体电弧焊比较，激光加工的焊接速度更快，热量输入更少，热影响区域更小，歪曲变形更少，在许多情况下能够自焊接。　　可是，铝和铝合金仍具有一些扎手的特点，假如不适当处理就会对焊接构成影响。合金蒸腾和凝结温度的广泛规模会导致锁孔不稳定、多孔性、气泡、损失机械功能以及在焊接冶金中呈现各种缺点，例如热裂纹。熔融铝的高氢解度会导致许多焊缝气孔和气泡。低粘度和高度流动性的熔融铝会构成焊道底的沉降和松垂。　　最终，铝的高反射性加上高导热性会引起光能量耦合到材料上。虽然上述这些听起来让人很懊丧，但其实激光焊接铝的前史和成功事例恰恰相反。这些扎手的特性以及相关的焊接问题都有清晰和证明过的处理方案。　　扼要了解一下最常见的五个问题，机制以及控制办法　　热裂纹或许焊接凝结裂纹是凝结压力作用于微观结构的成果，铝的高热分散性和导热性会加重这些裂纹。一般运用适宜的填充焊丝或镶嵌填充箔材料来改动焊接功能和防止裂纹灵敏峰值就能够防止热裂纹灵敏性。　　例如，要取得杰出可焊性，添加硅和镁的典型值分别为大于2-3%和大于3-4%。在2000系和6000系铝合金中这些合金的典型规模为0.4-1.6%，意味着在大多数情况下这些合金需求填料然后完成无裂纹焊接。　　曩昔铝的高反射性关于激光焊接来说是一个问题。可是，跟着高功率、高光束质量的二氧化碳激光器的逐渐开展，以及高功率、高亮度固体光纤激光器的呈现，将能量耦合至铝上不再成其为问题。　　这里有一个需求留意的错误观念：现在许多人以为因为固体激光器（如碟片激光器和光纤激光器）的波长较短，被铝吸收得更多，因而就是一切运用的最佳挑选。　　现实并非这样，关于厚度约4或5mm的材料来说，波长最好是1μm。可是假如材料厚度是在6mm以上，二氧化碳激光器（10.6μm波长）更好。虽然切当的物理作用仍存在争议，可是简略的解说是吸收率更高意味着材料的上层部分吸收了更多来自1μm波长的能量。而运用二氧化碳激光器，10.6μm的波长能够反射到锁孔，然后更深地穿透材料。　　激光焊接已运用于轿车业，用以衔接如车架、车顶、车门、后备箱、驾驭杆、轮毂和燃油过滤器等多种铝质零部件。一种值得留意的运用是运用激光端接（对接）焊技能焊接宝马7系豪华轿车的铝质车门。　　铝成为宝马规划师们选中的材料，不只因为其质量轻，并且因为能为将来在更大排量轿车上运用激光焊接铝材取得重要经验。虽然被选中的合金（铝5083）是一种能够主动可焊接的材料，可是制作工程师挑选运用端接接头规划和激光焊接，并运用填充焊丝来坚持凸缘宽度挨近肯定最小值。这让工程师们能够将横截面最大化，然后运用最少的材料来添加断面系数和惯性力矩。　　激光焊接车门的断面系数是电阻点焊车门的1.7倍，惯性力矩是2.3倍，在强度和硬度方面都有了很大的提高。每辆轿车的四扇铝质车门含有长度超越15米的激光焊接缝，比钢质车门要轻约30%。严密而更连接的激光焊接缝还有一个长处在于不需求粘合剂，然后进一步减轻了分量，下降了本钱。　　制作商们将铝视作其出产运用的抱负金属，首要原因在于铝的质量强度比和耐腐蚀性。大多数铝合金是能够熔融焊接的（不论有无填料），存在的一些常见的焊接问题也现已过在出产中取得有用的办法得到战胜。从20世纪90年代开端，多个职业现已在出产中运用激光焊接许多铝和铝合金零部件。　　宝马7系豪华轿车就是一个很好的比如，而未来的愿景是，激光加工、强度、轻质以及本钱等要素都集合起来，发明一个高雅的处理方案。跟着燃油经济性在轿车业的强制执行，轿车的轻量化趋向是无法防止的。铝必定会成为轻量化的重要组成部分，并且因为本身具有的优势和功能，激光焊接也会享有相同的位置。

焊接铝合金注意事项有哪些？怎么焊接铝合金？   铝合金材料,强度高和质量轻量。首要焊接工艺为手艺MIG焊和主动MIG焊,其母材、焊丝、维护气体、焊接设备。   铝合金是以铝为基体元素和参加一种或多种合金元素组成的合金。因为钨极氩弧焊焊热能比较会集，电弧焚烧安稳，焊缝金属细密，焊接接头的强度和塑性较高，接头质量较优，所以是焊接铝合金较常用的办法。别的咱们在焊接铝合金时，还需要注意以下六个关键：   （一）热导率高   铝合金的热导率和比热容均为碳素钢和低合金钢的2倍多。铝的热导率是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊焊接过程中，很多的热量被敏捷传导到基体金属内部，熔池构成困难。因而应当选用能量会集、功率大的动力，依据结构尺度、环境温度等条件，也可预热；   （二）无色泽改动   铝合金焊接熔池金属由固态变成液态时，没有显着的色泽改动，这和钢在临熔化前出现赤色不一样，会给焊操作带来不方便。不能精确判别坡口母材在什么时候开端熔化，熔融的铝表面张力小、强度低、流动性好，然后易构成焊缝金属的陷落或烧穿。因而，要求铝焊接操作者有更娴熟的操作技能，长于运用熔池表面的细小改动来判别铝的加热温度；   （三）氧化能力强   铝和氧的亲和力很强，铝在空气中极易与氧化合而生成细密健壮的薄膜，其熔点高达2050℃远远超越铝和铝合金的熔点。而且氧化铝薄膜的相对密度较大，约为铝的1.4倍。在运用焊进行焊接过程中，氧化铝薄膜会阻止金属之间的杰出结合，易构成夹渣。氧化铝薄膜还会吸附水分，焊接时会促进焊缝生成气孔。因而，焊前有必要严厉整理焊件表面的氧化物，并避免在焊接过程中再次氧化；   （四）热裂倾向大   铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的2倍。铝凝结时的体积缩短率较大，达6.5％，而铁为3.5％。熔融铝合金高温时强度低，假如工艺办法不妥，焊缝及近缝区在冷却过程中还会发生很大的焊接应力、拘谨应力及热应力。因而，铝焊接熔池凝结时简单发生缩孑L、缩松、热裂纹及较高的内应力；   （五）易蒸发烧损   铝合金中含有低沸点的元素，如镁、锌、锰等，在高温电弧效果下，极易蒸发烧损，然后改动焊缝金属的化学成分，使焊缝功能下降；   （六）气孔敏感性高   铝合金液体熔池很简单吸收氢等气体，高温下溶入的很多气体在焊焊后冷却凝结过程中来不及分出，集合在焊缝中会构成气孔。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，都是焊缝中的重要来历。因而，焊接前对母材坡口与焊丝进行整理是很有必要的。   焊接铝合金后整理作业的要求   1、在热水顶用硬毛刷细心地洗刷焊接接头。   2、将焊件在温度为60～80℃、质量分数为2%～3%的铬酐水溶液或重溶液中浸洗约5～10min，并用硬毛刷细心洗刷。或许将焊件放于15～20℃质量分数为10%的硝酸溶液中浸洗10～20min。   3、在热水中冲刷洗刷焊件。   4、将焊件用热空气吹干或在100℃枯燥箱内烘干。

1、焊接办法和速度的挑选　　　　铝合金的焊接办法有多种，包含惰性气体的维护焊（MIG）、钨极惰性气体的维护焊（TIG）两种焊接办法。在焊接的时分，关于较厚夹板的焊接，为了可以保证焊接的质量要使焊缝从分均匀地交融，并且使焊缝中的气体顺利溢出，选用较慢的环节速度和较大的电流合作焊接；关于较薄板的焊接，为了防止焊缝太热，在焊接的过程中要选用较快的焊接速度和较小的电流合作，然后保证焊接的质量，尽量防止气孔的构成。　　　　2、气孔的构成　　　　铝合金表面氧化膜有很强的吸水性，当环境湿度很大时，吸收了许多水的氧化膜在电弧的效果下水分解出氢，而在熔池中没有时刻扫除就构成了气孔。

铝型材焊合需注意以下几个关键：　　　　（1）焊前预备　　　　选用化学或机械办法，严厉整理焊缝坡口两边的表面氧化膜。　　　　化学清洗是运用碱或酸清洗工件表面，该法既可去除氧化膜，还可除油污，详细工艺进程如下：体积分数为6%～10%的溶液，在70℃左右浸泡0．5min→水洗→体积分数为15%的硝酸在常温下浸泡1min进行中和处理→水洗→温水洗→枯燥。洗好后的铝合金表面为无光泽的银白色。　　　　机械整理可选用风动或电动铣刀，还可选用刮刀、锉刀等东西，关于较薄的氧化膜也可用0．25mm的铜丝刷打磨铲除氧化膜。　　　　整理好后当即施焊，假如放置时刻超越4h，应从头整理。　　　　（2）断定安装空隙及定位焊距离　　　　施焊进程中，铝板受热胀大，致使焊缝坡口空隙削减，焊前安装空隙假如留得太小，焊接进程中就会引起两板的坡口堆叠，添加焊后板面不平度和变形量；相反，安装空隙过大，则施焊困难，并有烧穿的或许。适宜的定位焊距离能确保所需的定位焊空隙，因而，挑选适宜的安装空隙及定位焊距离，是削减变形的一项有用办法。依据经历，不同板厚对接缝较合理的安装工艺参数如表2。　　　　（3）挑选焊接设备　　　　现在市场上焊接产品品种较多，一般情况下宜选用沟通钨极氩弧焊（即TIG焊）。它是在氩气的维护下，使用钨电极与工件问发生的电弧热熔化母材和填充焊丝的一种焊接办法。该焊机作业时，因为沟通电流的极性是在周期性的改换，在每个周期里半波为直流正接，半波为直流反接。正接的半波期间钨极能够发射满足的电子而又不致于过热，有利于电弧的安稳。反接的半波期间工件表面生成的氧化膜很简单被整理掉而取得表面亮光漂亮、成形杰出的焊缝。　　　　（4）挑选焊丝　　　　一般选用301纯铝焊丝及311铝硅焊丝。　　　　（5）选取焊接办法和参数　　　　一般以左焊法进行，焊炬和工件成60°角。焊接厚度15mm以上时，以右焊法进行，焊炬和工件成90°角。　　　　焊接壁厚在3mm以上时，开V形坡口，夹角为60°～70°，空隙不得大于1mm，以多层焊完结。壁厚在1．5mm以下时，不开坡口，不留空隙，不加填充丝。焊固定管子对接接头时，当管径为200mm，壁厚为6mm时，应选用直径为3～4mm的钨极，以220～240A的焊接电流，直径为4mm的填充焊丝，以1～2层焊完。

跟着手机、平板电脑、笔记本等消费类电子产品的更新开展，很多新工艺、新材料、新结构得到了运用，而铝合金具有质量轻、强度高、耐腐蚀、成型性好等长处，被广泛运用于制造各种消费类电子产品结构件，并选用激光脉冲点焊工艺进一步加工。在运用激光进行脉冲点焊时，焊点极易发生裂纹，构成焊接强度下降，稳定性也大大下降。传统的CO2、YAG等接连激光器焊接铝合金尽管能够防止裂纹的发生，可是传统激光器光束质量差、体积巨大、维护费用高、光电转化功率低，在必定程度上约束了其在消费类电子产品上的运用。尤其是消费类电子产品的结构件都具有厚度薄、体积小、精度高级特色，选用传统接连激光器焊接时易发生变形大、焊穿、烧熔等问题。   光纤激光器的快速开展为处理这一难题带来了关键，光纤激光器诞生于20世纪60年代，受其时技能条件约束，开展比较缓慢。自1988年Snitzer等人提出双包层光纤以来，依据这种包层泵浦技能的光纤激光器和放大器获得了快速开展，光纤激光器的输出功率水平快速进步，并广泛运用于高精度激光加工、激光医疗、光通信及国防等范畴。   相对于传统激光器，光纤激光器光束质量好、体积小、精度高、光电转化功率高。在焊接消费类电子产品的铝合金结构件时，能够很好地防止传统激光器焊接时存在的一些缺点和问题。在此将光纤激光器和在消费类电子产品铝合金结构件上运用广泛的脉冲激光器进行比照研讨，以断定光纤激光器是否能够成功运用于此类产品上。   试验材料和设备   (1)试验材料   试验选取了具有代表性的5052铝合金作为材料，并分析其化学成分，成果如表1所示。材料厚度为0.8mm，焊接接头为搭接接头。   (2)试验设备   试验所用脉冲激光器为YAG灯泵功率反应脉冲激光器，激光器功率300W，其外观如图1所示。光纤激光器选用单模光纤激光器，激光功率500W，外观如图2所示。  图1：YAG脉冲激光焊接机  图2：500W光纤激光器   试验进程中选用金相分析法评价焊接质量，经过拉力测验评价焊接强度，并经过丈量焊后工件外观尺度的办法评价焊接变形。试验中的焊接参数如表1、表2所示。  焊接缺点   铝合金激光焊接的首要缺点是气孔和裂纹，这点在脉冲激光焊接时表现得尤为显着。一般以为铝合金激光焊接发生的气孔首要是孔和低熔沸点合金元素蒸腾导致的气孔。铝合金线膨胀系数高，焊接应力大，又是共晶型合金，易发生热裂纹。尤其是激光脉冲点焊时，单个脉冲效果时刻短，热循环速度快，裂纹倾向很大。而选用光纤激光器接连缝焊铝合金时，因为熔池存在时刻大大延伸，改进了焊接应力以及低熔点物质对焊接裂纹的影响，极大地削减了焊接进程中发生裂纹的倾向。一起，熔池存在时刻的延伸也有利于熔池中气体的排出，削减焊接气孔的构成。  图3：脉冲激光器铝合金点焊焊点与光纤激光器缝焊焊缝金比较照   脉冲激光器铝合金点焊焊点与光纤激光器缝焊焊缝金比较照如图3所示，由图3可知，光纤激光器接连缝焊条件下，裂纹和气孔都得到了显着的改进。强度和稳定性   焊接裂纹会显着下降焊接接头的强度，对产品的实用性和可靠性有巨大影响，是较有损害的焊接缺点之一。铝合金脉冲激光点焊时，裂纹是影响焊接强度的一个重要因素，因为裂纹的不可防止性以及不规律性，构成铝合金点焊的强度远远低于材料自身的强度，而且各个焊接产品之间的强度差异也很大，稳定性较差。而光纤激光器接连焊接方法焊接铝合金能够防止焊接裂纹的发生，有用进步焊缝的强度和稳定性。   光纤激光器和脉冲激光器焊接同一铝合金产品的焊接拉力进行比照。经核算，光纤激光器的均匀拉力是脉冲激光器的3.9倍，而拉力数据的标准偏差只要脉冲激光器的1/3。结合图3的金相分析可知，光纤激光器的焊缝结合部位的宽度比脉冲点焊小得多，可是拉力能到达脉冲激光器的近4倍，这是因为：（1）光纤激光器焊缝在长度方向上仍有延伸，实践的有用结合面积并不比脉冲焊点小；（2）脉冲焊点的气孔和裂纹等焊接缺点构成其焊接强度远低于母材强度，而光纤激光器焊缝的强度挨近母材。因而，光纤激光器在焊接该类型产品时，比较脉冲激光器能够有用进步强度和稳定性。   焊接功率   因为光纤激光器缝焊的拉力大大高于脉冲激光点焊，这为进步焊接功率供给了空间，经过减小焊缝条数和焊缝长度，能够在较高的焊接功率条件下，完成与脉冲激光点焊相同乃至更高的焊接拉力。   在实践操作进程中，经过合理优化焊接参数、焊缝条数、长度以及焊接方位等，光纤激光器分段接连缝焊工艺完全能够代替原有的脉冲激光点焊工艺。依据实践出产中的统计数据，该工艺获得了原有脉冲激光点焊工艺3倍以上的出产功率，一起，将焊接拉力进步到原有脉冲激光点焊工艺的1.5倍以上。   焊接变形   铝合金线膨胀系数大，易发生焊接变形。激光焊接铝合金的变形量相对较小，可是在焊接IT构件类精细程度较高的产品时，即便细小的变形仍然会发生较大的影响，需求进行防备操控。一般选用传统接连激光器进行缝焊的热输入量都要大于脉冲激光点焊，因而变形量也会比脉冲激光点焊大。而光纤激光器因为具有优异的光束质量，光斑更小，能量更会集，能够以更快的速度和更小的热输入量进行焊接，因而产品变形相对传统接连激光器更小。   因为光纤激光器具有上述特色，一起光纤激光器焊接铝合金IT构件产品时的强度远高于脉冲激光器，经过合理优化光纤激光器的焊接参数、焊缝条数、焊缝长度以及散布方位，在满意工件的强度要求的一起，削减了焊接进程中注入工件的全体热量，以到达进一步减小工件焊接热变形的意图。经丈量，光纤激光器缝焊工件的全体焊接变形量超出脉冲激光点焊3.5%，相对脉冲激光点焊工艺差异不显着，能够满意实践需求。   产品外观   IT构件类产品对外观都有较高的要求，而铝合金材料受元素偏析、表面粗糙度、氧化层等影响，构成工件表面激光吸收率不一致，这种现象对激光脉冲点焊影响较大。选用脉冲激光点焊时简单呈现未焊合、飞溅、烟尘等问题，影响产品外观和功能，需求进行二次整理。 图4：脉冲激光器点焊与光纤激光器缝焊外观比照   脉冲激光器点焊焊点与光纤激光器缝焊焊缝的外观比照如图4所示。光纤激光器接连缝焊铝合金时，焊接进程愈加平稳，不易发生飞溅和烟尘，无需进行二次整理，在外观和工序上均优于脉冲激光器。   定论   （1）选用光纤激光器接连缝焊铝合金IT构件产品能够防止脉冲激光点焊经常呈现的焊接裂纹、气孔等缺点，大大进步了焊接强度及其稳定性。   （2）经过优化光纤激光器的焊接参数、焊缝条数、焊缝长度以及散布方位，能够减小焊接变形，进步出产功率。   （3）光纤激光器焊接铝合金IT构件时，焊缝滑润漂亮，不易发生飞溅、烟尘等，不需求进行二次整理，削减了出产工序。   （4）光纤激光器的分段缝焊工艺在焊接强度、全体外观、出产功率等方面均优于脉冲激光器的点焊工艺，而且在变形量与脉冲激光器适当，完全能够替代普通脉冲激光器在铝合金IT构件产品上的运用，具有较高的运用价值。

摘要：介绍激光技术在铝合金铸造过程中液位自动控制方面的应用，以及对提高扁锭质量的作用。 　　关键词：铝合金；铸造；激光技术；液位控制；定位 　　随着铝加工业的发展，各铝加工企业和研究机构致力于提高铸锭表面质量的研究，使铸锭表面尽可能平整光滑，减少或消除粗晶层、偏析瘤等表面缺陷，减少铸锭厚差，底部翘曲和肿胀等。使扁铸锭在热轧前尽可能少铣面或不铣面，以提高成才率。铝合金铸造技术的新进展和有前途的技术是：脉冲水冷和加气铸造，电磁铸造，液位自动控制技术，可调结晶器等相关技术。2002年我公司从德国洛伊热工业公司引进先进的全自动水冷25t铸造机。此台铸造机应用了脉冲水冷、激光技术液位自动控制技术，下面介绍激光技术在液位自动控制方面的应用，以及对提高扁锭质量的作用。 　　1 液位自动控制技术 　　从20世纪80年代以来，工业发达国家在铝合金扁锭铸造中广泛采用液位自动控制技术。这不仅使金属液位实现了自动稳定控制，而且可以实现低液位铸造，提高了扁锭内部质量和表面质量，从而减少铣面量。我公司原有铸造线基本采用分配漏斗控制，金属液位波动大，难以实现低液位控制。为了生产高质量的铸锭，引进了以激光传感器为检测元件。与之配套的执行器为精密步进电机的液位控制系统。  　　1.1传感器功能　　　　这种传感器是利用光学三角网技术研发出来的，并适用于高温条件下不接触测量。该传感器的设计是将瑞士precimeter的专利数字技术和光学技术结合起来，达到很高准确度（现场激光上下误差为±0.03mm），激光传感器光源是一个激光二极管发射的红色可见光，使其便于成为直线和功能测试。 　　激光源可以连续调整最佳折射光反馈给传感器，与被测物表面特征无关。在无需重新校正的情况下可精确地测量各种材料。利用charg coupled device图像检测器获得了散光，具有抗干扰性和高析像能力。检测器的信号直接转换成模拟信号和数字信号，所形成信号与物体的远近成正比。 　　1.2液面控制系统 　　传感器基于一个CD扫描场，作为反射光的接收器，通过CD扫描场像数字照相机一样实际接收一幅照片。这样可以分析接收到光线的轮廓，通过对反射的照片进行智能分析，由蒸汽或其他干扰因素引起的散热可被消除。因此，这种传感器在一定条件下对水蒸气和灰尘不敏感，但在现场实际应用时发现火焰、黑烟会对它产生干扰，造成铝合金铸造开头液位波动大。在设备带负载试车时，针对这种情况，瑞士peceimeter公司更换了Ⅲ级激光，由于接收器高度灵敏，所以避免了纯铝料、火焰、浓烟对它的干扰。 　　2 铸造工艺过程 　　铸造铝合金锭的工艺流程如下：操纵手在电脑操作画面提示下将铸造条件准备好，将所铸扁锭工艺参数给予确定（如铸造温度、铸造速度、冷却水流量等），然后把钥匙开关达到自动位置上，铸造机进入到自动铸造过程。铸造机首先进行自检，均符合条件后，开始检测激光传感器。开放24 V电源，射出红色光点，在自动控制程序控制下开始对激光传感器进行基准位校验。根据工艺需要及现场条件，程序中激光传感器的基准位我们设定为铸造模具加上一个标准钢板的厚度为基准零位，以此基准位向下减去工艺菜单中设定液位值后，所检测到的铝液液位作为实际值。在铸造过程中与设定值形成一个闭环控制。参看图1。                                                                    图l 铸造过程闭环控制框图　　铝液液面的控制：控制铝液使其以一定速度下流（电气控制方面是由激光传感器和栓塞执行器完成）。铝液经流槽流过来，这时铸嘴上的栓塞被执行器（内含0 V～10 V小步进电机和一个气缸）控制，以一定开口度让铝液经铸嘴流下去，而激光传感器作为检测装置，时时反馈结晶器中液位的数值，从而以PID闭环形式控制执行器微动，保证几个铸嘴中的铝液以几乎相同的速度下行，其误差范围仅为0.03mm。 　　不稳定的液位容易使铸锭表面出现冷隔，对缺口敏感性较强的合金扁锭来说，冷隔有可能直接导致侧裂纹。所以稳定的液位是避免冷隔产生的重要条件，另外，稳定的液位也可以减少粗晶粒和粗大柱壮晶的形成。这是因为在铸造速度一定的情况下，结晶器内液位控制的平稳就表示浇注嘴向结晶器内的供流非常均匀，这样就使液穴中熔体温度均匀，在结晶时就减少了不均匀晶粒的产生，从而减少了粗晶粒和粗大柱状晶的形成，进而提高扁锭的内部质量。 　　此激光检测器运行近9年，状态良好几乎无维修量。液位控制精确，大大改善了扁锭表面粗糙度，减少了铣面深度。 　　使用激光控制液位时需注意以下问题：  　 ①调试时，发现激光检测器对纯铝（即洗炉料）液面检测不好，经分析是纯铝反射不好导致接收不到信号，反馈给制造商后提供了接收器更强的激光检测器。　　　　②铸造初始阶段如果润滑油量大，会导致铸造开头润滑油着火且冒浓烟，给激光检测器带来很大的外界干扰，常造成收不到液位信号，报警系统启动，铸造过程中断。针对此现象，我们一方面改善润滑油的自动运行，减少火焰、烟对激光检测器的干扰；另一方面，对控制程序加以修改，改变报警启动的等待时间，而加大采样频率，从而提高了一次铸造成品率。

轻质铝制夹层板已广泛使用在具备不同速度的各式各样的运输工具上：从公交车至赛车；从货运飞机至航班；从渡轮至赛艇。这些材料的硬度和强度都是非常重要的性能。蜂巢夹层板结构常作为骨架，并使用高性能粘合剂将它们粘合在一起。这种结构在许多工程师看来是有问题的，特别是暴露于在火焰中或浸于水中时。为了解决这些问题，英国焊接研究院(TWI)现已开发出用挤压铝材作芯材的激光焊接金属夹层板结构。    据该研究院称，在试验研究中，商标为Ex-StructTM的铝夹层板是用2mm厚的5083铝合金板和6060铝合金挤压管组成的。挤压模的设计为使管的外圆形成互锁式的连接方式。管的直径为30mm，壁厚2mm。凸凹连接界面的公差被严格控制。据焊接研究院称，他们曾使用激光点焊和激光支柱焊接来示范夹层板制造的可行性和确定影响焊接质量及变形的关键因素。据称，使用直径为1.2mm的4047合金(Al-13%Si)填充丝可减少焊接凝固裂纹，并得到平滑的珠状表面。    Ex-StructTM夹层板的一个示范板是通过在管子机械连接点进行定位并使用Nd:NAG激光点焊制造出来的。激光点焊是沿水平方向从夹层板的一面开始一行接一行地进行。在每行的点焊处通过控制光栅的开/关时间进行连续焊接操作。为了避免焊接裂纹，点焊时，使用脉冲模式，并在脉冲末端采用功率斜降，以降低冷却速度。激光功率的控制斜降可降低焊缝的裂纹敏感性。随后在夹层板的另一面开始进行与上述相同的焊接操作。    Ex-StructTM夹层板的另一个示范板的制造是通过Nd:NAG激光支柱焊得到的。首先将脱脂管放在底板上并使其组成一整体。焊接从表面的一个边缘向另一个边缘呈线性进行，并沿焊缝管子之间的机械连接点进行。此操作重复进行，直至另一边缘的焊接完成。随后对夹层板的另一面进行与上述相同的焊接操作。焊缝呈相对比较平滑的珠状，没有表面缺陷，焊接速度可达到2.6mm/min，激光功率为3kW，喂丝速度为3 mm/min。    多年来，英国焊接研究院一直为全球的民用及军用造船业提供各种材料的解决方案。随着国际竞争的日趋激烈和高速渡轮使用者要求减轻铝制轮船重量呼声越来越大，现在不仅在降低整体寿命成本和革新方面，而且在提高制造的成本效益方面都承受着巨大的压力。因此英国焊接研究院的战略是为那些供铝或用铝企业的薄板、挤压材、铸件或预制板提供增加附加值的方案，以及提供降低材料成本或增加材料功能的技术方案。连接技术的新设想将是该院的为满足现在和未来市场的工作重点。除了开发连接技术外，英国焊接研究院现在还致力于材料开发、覆层技术、扭曲预报、模拟化工作，以及船结构的性能和可靠性预测。

一、概述　　首钢制氧厂从西德林德公司购入的3万m。的制氧机组全套设备总重量约2200t，80多万件。仅铝合金管道就有11种之多，其空分设备冷箱内的铝合金管道原料等级为K级，规划温度为-195～150℃，管道从φ25mm到φ100mm共98条管线，长度累计3470多m，仅管道接头多达：3200多个。　　1.物理功用　　铝及其合金的导热性强而热容量大，线膨胀系数大，易发生较大的焊接变形和内应力。别的，铝及其合金由固态转变为液态时，并无色彩的改变，因而不易断定焊缝的坡口是否熔化，给在焊接操作上把握和操控温度带来了很大困难。一起高温时铝及其合金的强度小，常可损坏焊缝金属的成形，易构成焊缝金属塌落和烧穿。　　2.化学性质　　铝及铝合金表面，极易构成细密难熔的三氧化二铝氧化膜，这层氧化膜不只会阻止着根本金属的熔合，而且易构成焊缝金属的搀杂，引起焊缝功用的下降。别的，氧化膜还会吸附很多水分而促进焊缝发生气孔。　　由此不难看出此次设备施工难度大，焊接质量要求高，所以咱们要求一切参与的焊工有必要进行岗前训练，经考试合格，德国专家认可，方可进行现场焊接操作。尽管现已预先完结了各项相关的工艺鉴定，可是现场的实践组焊作业要比试样什的工艺鉴定更杂乱、更困难。　　二、精馏空气塔的现场焊接技能　　制氧机组的心脏设备空分设备冷箱，按其功用区分为主热交换器、精馏空气塔和稀有气体三部分箱体。精镏空气塔塔体均为铝镁合金制作，分为压力塔(下塔)和低压塔(上塔)，塔段之问的环缝需求现场组装后焊接。为确保焊接质量，施焊行进行了焊接性分析和各项相关的焊接工艺鉴定作业，拟定了相应的焊接参数。　　1.焊接参数的挑选　　依据焊接工艺实验的成果，咱们进行现场焊接时的工艺参数挑选规模汇总(见下表)。    在实践焊接时，咱们将运用的铈钨极磨成圆珠形根本上满足了要求，运用纯度＞99.99％的氩气作为焊接时的维护气，并依据焊件厚度和实践焊接时的具体情况来断定焊接电流的巨细，通过试焊操作进行试板模仿，并调查电弧情况来判别电流是否适宜(如图1所示)。    焊接电流正常时钨极点部呈熔融状的半球形(见图1a)，此刻电弧最安稳，焊缝成形杰出；焊接电流过小，钨极点部电弧单边(见图1b)，此刻电弧易飘动；焊接电流过大时，易使钨极点部发热(见图1c)，钨极的熔化部分易脱落到焊接熔池中构成夹钨等缺点，而且电弧不安稳，焊接质量差。只要调整好工艺参数，承认无表面缺点后，才干够进行正式的焊接操作。　　2.精馏塔焊缝方位及方式　　因为制氧设备归于大型超限设备，需求分节运抵现场进行设备和组焊。其间精馏塔低压塔(上塔)高18.68m，内径3.85m，壁厚8mm，与压力塔(下塔)接口端部以20mm，的加固构成过渡；压力塔(下塔)高7.9m，内径3.85m，壁厚14mm，其接口呈梯度差方式的接头，拼接接头需在冷箱内进行，焊缝标高21.84m，成形焊缝长 12.23m，焊缝总量为61.15m，关于精馏塔塔段之间的环缝咱们依照要求选用沟通氩弧焊双人双面对称焊技能，拼接焊缝的方位及方式见图2。    三、现场焊接技能办法及操作要害 　　1.焊前整理 　　咱们运用风动铣刀在焊缝两头(包含坡口、管道里)严厉铲除表面油污和氧化膜层，焊丝用不锈钢丝擦光。焊接坡口的加工选用风动砂轮按规范要求进行，因为下塔体壁厚14mm，上塔体壁厚8mm，所以下塔体接头端有必要先作削薄过渡，才干进行焊接。 　　2.施工条件 　　铝合金管道的焊接分成箱外预制、箱内设备两个阶段进行。预制不加衬环滚动焊，单面焊双面成形，要求里面焊肉高1～2mm，不能有焊瘤，不然影响管道的气体流量。固定口焊接时加复合衬环，对焊衬环要刺进管道内部，搭接处的角焊点不小于6个点。 　　固定口仰位焊接的技能要求高，确保一次到位，喷嘴与根部间隔坚持6～8mm。进行箱外预制口滚动焊时，每一道焊缝的起弧、收尾，都是确保焊接质量的要害。若起弧时工件温度低，就不易焊透，易发生未熔合；假如预热时间长，熔池就不简单调查，常会因温度过高而发生弧坑缩孔，所以引弧前5～10s要提早送气；预热时不断地用焊丝悄悄牵动熔池表面，调查温度改变和熔化情况，并及时将焊丝向前移动；收弧时选用短弧法，留意填满弧坑，熄弧后待熔池冷却变暗后，再中止送气；这样能够运用氩气延时维护，避免缺点发生。 　　3.采纳的办法 　　因为精馏空分塔上下塔衔接环焊缝的焊接质量要求适当严厉，焊缝有必要一次焊接成功，在严厉拟定焊接工艺、精心组织现场施工的一起，还采纳了如下办法： 　　(1)选用双人双面对称焊技能，每两人一组，里外面对应同步快速焊接，中间停留时间尽可能短。将8名焊工分4组，里外各4人，要求接连作业一次焊完一遍。 　　(2)挑选无缺的同型焊接设备，功用共同，电流调理活络，起弧快，有利于焊接到达同步(第1层焊接电流为160～170A，第2～5层为220～230A)。 　　(3)确保焊冷却水疏通，水质洁净(在进口截门处设置过滤网)确保焊水路不阻塞谨防烧。 　　(4)确保氩气质量(纯度不低于99.99％)和流量，将气带缩短，将气体流量按规范调至18L/min。 　　(5)一起还在上下塔的焊缝两头100mm处做符号，随时观测数据改变而敏捷做出相应的调整。　　　(6)在第一遍开端焊接前，运用氧焰进行100～150℃的预热，一起设备加固圈，作为暂时支撑。 　　(7) 上下塔成形组拼时，是要进行定位焊的。定位焊的工艺参数与正式焊接相同。每隔350～400mm一个固定焊点，焊点长60～80mm，焊肉高4～5mm，咱们从东开端焊，双人双面对称焊，天然冷却后，丈量塔的笔直度时却发现倾向了东北方。所以，咱们重上加固圈，将焊工分两组，第一组从东北方向起焊，第二组稍后从西南开端起焊(如图3所示)。在施焊中留意随时完全整理焊点，偏重新用砂轮加工坡口，再次调整空隙，直到焊接完结。焊缝冷却后，再一次丈量笔直度，误差根本合格。咱们这次就是运用了铝合金导热性强、线膨胀系数大，易变形的特点来调整笔直度误差的。    (8)第2～5遍的焊接各组焊工从不同的方向对称起焊，留意坚持焊的高度和视点，始终坚持气路疏通不受污染，直至焊接完结。 　　四、焊后质量查验 　　依据西德制作供应商的要求，在上、下塔成形对接焊缝完结今后，通过外观查验、经x射线探伤，悉数焊缝到达合格标准，获得了满足的焊接质量，确保了该制氧机组的准时投产运用。删去

高亮度光纤激光器（光束参数乘积[BPP] 高功率、高亮度光纤激光器使远程激光扫描(RLS)应用飞速发展。相比其他技术，RLS具有更强的灵活性和更快的加工速度，并且极大程度的缩短了大尺寸工件的加工周期。 高亮度光纤激光器 传统光纤激光器采用光纤耦合技术将多束激光输出耦合在一起，导致输出激光的亮度更低。而恩耐nLIGHT altaTM新一代光纤激光器采用了创新型架构，通过将泵浦二极管和驱动器合并在独立的泵浦模块中，增益光纤安装在可配置的增益模块中，可以输出8kW 以上的激光功率。增益模块基于新颖的主振荡器/功率放大器 (MOPA) 设计，可以实现高亮度激光输出。此外，恩耐激光器还采用了可靠的集成式返射隔离器来保护所有模块免受返射光的影响，可以对高反材料进行满功率、不间断、稳定的加工。这两项技术创新在RLS 应用中起到了至关重要的作用。 RLS 系统的设计关键在于扫描头的工作距离、焦斑尺寸以及扫描范围。使用高亮度光纤激光器的一个好处就是它能够增大工作距离和扫描范围，同时能够获得更小的焦斑尺寸，以提高焊接速度和增大焊接熔深。表中所列的两个商用RLS 扫描头产品（SCANLAB IntelliWELD 和 IntelliSCAN）展示了更高亮度激光的好处（50μm 光纤芯径）。从此例可以看出，扫描头工作距离可以增加 50% 以上，同时焦斑尺寸可以缩小14%。nLIGHT 激光器可以提供功率高达 8kW 的高亮度输出。 远程激光焊接 焊接解决方案的选择对于每个应用来说都是一个复杂的问题。一般来说，短焊缝数量越多，并且分布在较大的面积上（例如门、座椅结构以及汽车总成的车体部件）。相比固定光学头焊接，远程激光焊接（RLW）的优势也更大。图 1 为采用RLW 技术后加工周期缩短高达 50% 的案例。示例同时涵盖了高密度焊缝焊接、精密焊接 (a, b) 以及具有多条焊缝的大尺寸结构焊接等情况。尤其是我们从 (c) 中看到，此部件的部分焊缝从顶板一直延续到底板。这种类型的结构采用传统焊接头进行焊接并不容易实现。图1. 汽车总成需要将一组管子的末端焊接到一个较大的结构 (a)。(b) 例所示为大型（约 30 × 60cm）汽车座椅结构，这是一个多层结构，要求在顶部进行焊接，并通过孔焊接到部件的底层 (c)。 此外，RLW 可以为焊接工艺控制提供很多先进功能，例如，如果需要使焊接点在焊接区域内进行摆动，或加工过程包含复杂的焊接形状（圆形，C形等），采用扫描方式的加工速度和精度会比使用机器人进行小幅度高速运动的效果更好。RLW 扫描头的扫描速度可以达到每分钟90至180m，而传统机器人的运动速度较大只有约 10m/min。 高亮度光纤激光器加工高导热材料时，较好是采用小光斑，以保持焊接小孔的稳定，但此加工方式可能会使加工过程过于剧烈，产生大量焊接飞溅。实验证明，高亮度激光器配合远程扫描头的高速定位，显著减少焊接飞溅，这是通过光束摆动确保焊接小孔稳定来实现的。图 2 表明，焊接铜、铝时，如果不使用光束摆动模式，焊接飞溅将会很严重。一旦采用高频摆动光束，焊接飞溅就会减少。此外，恩耐激光独创的抗高反技术在此应用中也不可或缺，通过安装一个保护装置，避免设备受到返射光的伤害。加工铜和铝这类高反射金属时，返射光是不可避免的，传统激光器由于对返射光的天然敏感性，可能会导致加工不稳定和破坏性自动关机，甚至报废。图2. 无光束摆动 (a) 和有光束摆动 (b) 的纯铜焊接飞溅情况观察结果，摆动优化显示无焊接飞溅 (c)。(d-f) 所示为对铝材进行光束摆动应用的效果，焊接飞溅减少。（图：德国德累斯顿 Fraunhofer IWS 以及 SCANLAB）。

（1）铝合金与氧的亲和力很强　　　　在空气中极易与氧结合生成细密而健壮的氧化铝薄膜，厚度约为0.1μm，熔点高达2050℃，远远超越铝及铝合金的熔点，并且密度很大，约为铝的1.4倍。在焊接进程中，氧化铝薄膜会阻止金属之间的杰出结合，并易构成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促进焊缝构成气孔。这些缺点，都会下降焊接接头的功能。为了确保焊接质量，焊前有必要严厉整理焊件表面的氧化物，并避免在焊接进程中再次氧化，对熔化金属和处于高温下的金属进行有用地防护，这是铝及铝合金焊接的一个重要特色。详细的维护办法是：焊前运用机械打磨或化学办法D40铲除工件坡口及周围部分的氧化物；焊接进程中要选用合格的维护气体进行维护（例如99.99%Ar）。　　　　(2)铝合金的导热率和比热大　　　　导热快虽然铝及铝合金的熔点远比钢低，可是铝及铝合金的导热系数、比热容都很大，比钢大一倍多，在焊接进程中很多的热能被敏捷传导到团体金属内部，为了取得高质量的焊接接头，有必要选用能量会集、功率大的热源，8mm及以上厚板需选用预热等工艺办法，才干够完结熔焊进程。　　　　（3）铝合金车体的线膨胀系数大　　　　铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的2倍，凝结时体积缩短率达6.5%～6.6%，因而易发生焊接变形。避免变形的有用办法是除了挑选合理的工艺参数和焊接次序外，选用合适的焊接工装也是非常重要的，焊接薄板时特别如此。别的，某些铝及铝合金焊接时，在焊缝金属中构成结晶裂纹的倾向性和在热影响区构成液化裂纹的倾向性均较大，往往由于过大的内应力而在脆性温度区间内发生热裂纹，这是铝合金，特别是高强度铝合金焊接时较常见的严峻缺点之一。在实践焊接现场中避免这类裂纹的办法主要是改善接头规划，挑选合理的焊接工艺参数和焊接次序，选用习惯母材特色的焊接填充材料等。　　　　（4）铝合金部件焊接时简单构成气孔　　　　焊接接头中的气孔是铝及铝合金焊接时极易发生的缺点，特别是纯铝和防锈铝的焊接。氢是铝及铝合金焊接时发生气孔的主要原因，这现已为实践所证明。氢的来历，主要是弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分，其间焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分，对焊缝气孔的发生，常常占有杰出的位置。铝及铝合金的液体熔池很简单吸收气孔，在高温下溶入的很多气体，在由液态凝结时，溶解度急剧下降，在焊后冷却凝结进程中气体来不及分出，而集合在焊缝中构成气孔。为了避免气孔的发生，以取得杰出的焊接接头，关于的来历要加以严厉控制，焊前有必要严厉约束所运用的焊接材料（包含焊丝、焊条、熔剂、维护气体）的含水量，运用前要严厉进行枯燥处理，整理后的母材及焊丝较好在2～3小时内焊接结束，较多不超越24小时。TIG焊时，选用大的焊接电流合作较高的焊接速度。MIG焊时，选用大的焊接电流慢的焊接速度，以进步熔池的存在时刻。　　　　（5）铝合金在高温时的强度和塑性低铝在370℃时强度仅为10MPa，焊接时会由于不能支撑住液体金属而使焊缝成形不良，乃至构成陷落或烧穿。为了处理这个问题，焊接铝及铝合金时常常要选用垫板。　　　　（6）铝及铝合金焊接时无色泽改变，给焊接操作带来困难。　　　　铝及铝合金焊接时由固态转变为液态时，没有显着的色彩改变，因而在焊接进程中给操作者带来不少困难。因而，要求焊工把握好焊接时的加热温度，尽量选用平焊，在引（收）弧板上引（收）弧。　　　　1、焊接特性：铝及铝合金具有导热性强而热容量大，线胀系数大，熔点低和高温强度小等特色，焊接难度大，应采纳必定的办法，才干确保焊接质量。2、管件及焊丝的整理，焊丝及破口两边50mm范围内表面用清洗洁净，用不锈钢丝刷刷去表面氧化膜，显露金属光泽，整理好的破口有必要在2小时内焊接，整理好的焊丝放入未用的筒内，有必要在8小时内用完，不然重新处理。3、钨棒选用铈钨棒，氩气钝质不小于99.96%，且含水量不该大于50mg/m3。4、环境温度不低于5℃，不然应预热至100~200℃方可施焊，相对湿度控。　　　　假如你要在家或许车间焊接铝材，那么首要咱们需求弄清下面一些被群众误解的东西：1.你至少需求具有一台价值4000美元的焊机和高明的焊接技巧来焊接铝材；2.不需求操练就可以完结作用很好的焊接作业；3.你需求购买合适铝材焊接的贵重焊。