紫宸激光焊接技術(shù)的工藝特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái),焊接工作者們研究探討了多種應(yīng)用激光熱源進(jìn)行鋁合金焊接的新方法,隨著大功率、高性能激光加工設(shè)備的不斷研制開發(fā),在日本、美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家,鋁合金激光焊接技術(shù)已經(jīng)接近實(shí)用水平。激光焊接技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)正逐步取代傳統(tǒng)焊接工藝,并解決了一些傳統(tǒng)加工工藝無(wú)法解決的問(wèn)題。

鋁合金激光焊接的工藝特性及難點(diǎn)

1.1光束反射及改善方法鋁合金激光焊的難點(diǎn)之一就是鋁合金對(duì)激光的高反射,國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)這一問(wèn)題已作了大量試驗(yàn)研究。研究表明,進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻骖A(yù)處理如噴沙處理、砂紙打磨、表面化學(xué)浸蝕、表面鍍、石墨涂層、空氣爐中氧化等可以降低光束反射,有效的增大鋁合金對(duì)光束能量的吸收。

鋁在原始表面(銑、車加工后)、噴砂(300目砂紙)、電解拋光和陽(yáng)極氧化4種表面狀況下對(duì)入射光束能量的吸收情況,得出如下結(jié)論。陽(yáng)極氧化和噴砂處理可以明顯地提高鋁對(duì)光束能量的吸收。他們同時(shí)研究了接頭坡口幾何形狀對(duì)光束吸收率的影響,指出:尖V形坡口接頭比無(wú)坡口或方坡口接頭的吸收率要高得多。另外,從焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面考慮,可以利用合理設(shè)計(jì)焊接縫隙來(lái)增加鋁合金表面對(duì)激光能量的吸收

1.2小孔效應(yīng)小孔,增加了焊件對(duì)激光能量的吸收。在激光焊接過(guò)程中小孔的出現(xiàn)可較大提高材料對(duì)激光的吸收率,小孔作為一個(gè)黑體可使焊件獲得更多的能量耦合,這是獲得良好焊接質(zhì)量的前提條件。但是小孔的“誘導(dǎo)”及穩(wěn)定性是鋁合金激光焊接中的特有困難,這是由鋁合金的材料特性和激光的光學(xué)特性造成的。

由于鋁合金對(duì)激光的高反射率和高導(dǎo)熱性,要想誘導(dǎo)出小孔,就必須有更高的能量密度閾值。有研究表明,能量密度閾值的高低要受其合金成分的控制及保護(hù)氣體種類的影響。有專業(yè)人士學(xué)者做了CO2激光焊接5083鋁合金的試驗(yàn)。試驗(yàn)表明[3],熱輸入影響焊接過(guò)程的穩(wěn)定性,當(dāng)激光功率密度處于小孔形成的臨界條件附近時(shí),深熔焊與傳熱焊交替進(jìn)行,焊接過(guò)程穩(wěn)定性差。可以在保證起弧功率密度前提下,采取一定的措施,通過(guò)控制工藝參數(shù)來(lái)減少熱輸入,有助于獲得穩(wěn)定的焊接過(guò)程