紫宸激光焊接技術(shù)的工藝特點及發(fā)展現(xiàn)狀

近年來,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、英國、德國等發(fā)達(dá)國家,鋁合金激光焊接技術(shù)已經(jīng)接近實用水平。激光焊接技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢正逐步取代傳統(tǒng)焊接工藝,并解決了一些傳統(tǒng)加工工藝無法解決的問題。

鋁合金激光焊接的工藝特性及難點

1.1光束反射及改善方法鋁合金激光焊的難點之一就是鋁合金對激光的高反射,國內(nèi)外學(xué)者針對這一問題已作了大量試驗研究。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)、電解拋光和陽極氧化4種表面狀況下對入射光束能量的吸收情況,得出如下結(jié)論。陽極氧化和噴砂處理可以明顯地提高鋁對光束能量的吸收。他們同時研究了接頭坡口幾何形狀對光束吸收率的影響,指出:尖V形坡口接頭比無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)計方面考慮,可以利用合理設(shè)計焊接縫隙來增加鋁合金表面對激光能量的吸收

1.2小孔效應(yīng)小孔,增加了焊件對激光能量的吸收。在激光焊接過程中小孔的出現(xiàn)可較大提高材料對激光的吸收率,小孔作為一個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。試驗表明[3],熱輸入影響焊接過程的穩(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,深熔焊與傳熱焊交替進(jìn)行,焊接過程穩(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,通過控制工藝參數(shù)來減少熱輸入,有助于獲得穩(wěn)定的焊接過程