分析铝合金激光焊接技术的研究进展 .pdf

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1、学兔兔www.xuetutu.com俘掳专题综述。铝合金激光焊接技术的研究进展山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室(济南市250061)付邦龙孟祥萌秦国梁山东现代职业学院(济南市250104)贾婧摘要由于铝合金导热性强、电离能低、对激光的反射率高等特点，激光焊接中存在着气孔、焊接热裂纹、接头软化、焊缝成形差等问题，在研究过程中开发出了活性剂激光焊、双光束激光焊、激光填丝焊、激光填粉焊、激光+电弧复合焊、激光+电弧双面焊、电磁强化激光焊等工艺。在阐述铝合金激光加工中存在的问题及其原因的基础上，重点介

2、绍了这些工艺的特点和原理，指出了各工艺的优势及不足，对铝合金激光焊接技术的研究进展进行了概述。关键词：铝合金激光焊研究进展中图分类号：TG456．7激光焊、双光束激光焊、激光+电弧复合焊、激光+电0前言弧双面焊、电磁强化激光焊等新的激光焊接方法。这作为常用的结构材料之一，铝合金具有钢铁材料些探索扩大了激光在铝合金焊接中的应用范围，推动不可比拟的优点，如比强度高、耐腐蚀性能好、易加工了铝合金激光焊接技术的发展。等，在交通运输、航空航天、建筑等工艺领域获得了广1铝合金激光焊接中存在的问题泛应用。焊接是铝合金结构

3、最常用的成形工艺，采用传统随着大功率激光器尤其是以光纤激光器、碟形激的熔化焊方法(如TIG焊、MIG焊等)，热源是发散的，光器为代表的固体激光器的发展，铝合金激光焊的应能量密度低，而铝合金强化方式不同于钢铁，同时导热用范围不断扩大。但也存在着初始反射率高、气孔、热性强、膨胀系数大，因此焊接速度低、热输入大，会带来裂纹、接头软化及焊缝成形差等问题。接头软化、结构变形量大等问题]。1．1初始反射率高激光焊采用高能量密度的激光束作为热源，焊接铝合金自由电子密度高，很容易与激光中携带能速度快、热影响区小、深宽比大，

4、同时加工柔性好、焊接量的光子作用将能量反射掉，所以铝合金的激光加工方位灵活，相比于传统的电弧焊有着巨大的优势及应中遇到的首要问题便是对激光具有很高的表面初始反用潜力。目前，铝合金的激光焊接已经开始工业应用，射率，固态下对CO：激光束的反射率可以高达97％，即A340飞机全部铝合金内隔板均采用激光焊接，实现了使是对短波长的YAG激光，反射率也在80％以上。可飞机制造业的技术革命j。以通过表面预处理j、改变焊接结构、缩小光斑直径等但铝合金的导热性强、电离能低、对激光的反射率措施来降低反射，改善吸收。高等特点对激

5、光功率、等离子体的控制提出了较高的1．2气孔要求。激光焊作为一种熔焊方法，也不可避免在接头焊缝气孔问题是目前铝合金激光焊接研究工作中中出现气孔、裂纹等缺陷。为解决铝合金激光焊中存的热点问题。铝合金激光焊接中主要存在两类特征气在的问题，相关研究人员开展了大量的研究工作：一方孔：一类是氢气孔，与熔池中的氢析出有关；另一类是面对传统激光焊工艺进行了优化；另一方面在激光自工艺气孔，是由匙孔不稳定引起的。熔焊的基础上提出了激光填丝焊、激光填粉焊、活性剂氢在固态及液态铝合金中的溶解度不同，在金属凝固时，过饱和的氢从熔池

6、中析出形成气泡，气泡在上收稿日期：2013—05—13基金项目：国家自然科学基金资助项目(50905099)；教育部博士点基金浮过程中搁浅而产生氢气孔。减少氢气孔的有效措施(20090131120027)。便是切断供氢源，如焊前清除材料表面油污、氧化膜，202013年第6期学兔兔www.xuetutu.com．么专题综述r缛搭焊接过程中加强熔池保护等。可以有效地防止这些缺陷。基于此，在激光焊的基础当激光功率密度超过材料阈值时将会产生一个沿上提出了一些先进的铝合金激光焊接工艺，这些工艺厚度方向渐细的匙孔，匙孔

7、的存在是不断波动变化的，在提高激光吸收率、改善焊缝成形、防止气孔及热裂在各种变化的热学和力学因素作用下始终处于不稳定纹、增强搭桥能力等方面是有效的。文中将简要介绍状态。AkiraMatsunawa等人对小孔的动态行为其中有代表性的几种。进行了实时观察，发现tJ,~L的形状是非对称的，激光能2铝合金激光焊接先进工艺量集中作用在小孔的前壁造成材料的局部汽化膨胀，对后壁产生冲击，同时周围的熔池金属也会在重力和2．1活性剂激光焊表面张力作用下塌陷，导致匙孔失稳，将金属蒸汽、焊活性剂激光焊是在A—TIG焊的基础上发展

8、起来接保护气体等卷人熔池形成气泡，当气泡来不及溢出的。对不锈钢、钛合金及镁合金的活性剂激光焊进行被凝固金属壁阻碍时便会形成气孔。此外，等离子体了初步的研究”J，而涉及到铝合金的较少。的波动也会导致sj,~L失稳，形成气孑L。工艺性气孔尺国内秦国梁等人开展了活性剂对铝合金激光焊寸较大，形状不规则，可以在内壁上观察到金属流动的接工艺影响的研究，发现氧化物活性剂相比于氟化物痕迹。获得稳定的匙孔是抑制工艺性气孔的关键，选