激光焊接鋁合金小技巧

  鋁合金具有密度低，強度高以及良好的耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，因此在汽車(chē)行業(yè)、新能源、航空航天以及建筑工業(yè)等領(lǐng)域得到較廣應用。目前激光焊接已經(jīng)較廣應用于鋁合金產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，與傳統焊接方式相比激光焊能提供更高的生產(chǎn)效率、更好的焊縫質(zhì)量，實(shí)現復雜結構的高精度焊接以及自動(dòng)化等。

  激光焊接是將較強度激光輻射至金屬表面，通過(guò)激光與金屬間熱力耦合作用使金屬熔化再冷卻結晶形成焊縫的技術(shù)。根據激光焊接的熱作用機制可分為熱導焊和深熔焊兩種，熱導焊主要應用于精密零件的封裝焊接或微納焊接;激光深熔焊主要用在需要完全熔透的材料焊接中，其焊接過(guò)程會(huì )使材料汽化，熔池中出現匙孔現象，是目前使用只較廣的激光焊接方式，也是鋁合金焊接的較好方式。

  01 優(yōu)勢：

  激光焊接鋁合金采用擺動(dòng)激光焊接，不添加輔助材料，焊接設備簡(jiǎn)單，無(wú)需耗材，便于自動(dòng)化。

  02 劣勢：

  對焊接向膜的要求高，則焊縫容易陷;焊接起點(diǎn)與終點(diǎn)易產(chǎn)生重點(diǎn);焊接過(guò)程穩定性一般，易產(chǎn)生焊接缺陷。

  03 案例：

  建筑裝修行業(yè)---5系鋁合金門(mén)框焊接

  由于鋁合金固有的物理性質(zhì)，比如對激光低的吸收率、合金元素的低沸點(diǎn)、高的熱導率、高的熱膨脹系數、相對較寬的凝固溫度區間、高的凝固收縮率、低粘度以及液態(tài)下高的吸氫性等，因此在激光焊接過(guò)程中容易產(chǎn)生氣孔、熱裂紋等缺陷。

  其中氣孔是鋁合金激光焊接過(guò)程中只容易產(chǎn)生的缺陷形式，它會(huì )破壞焊縫金屬的致密性，削弱焊縫的有效截面積，降低焊縫的力學(xué)性能和耐腐蝕性，因此必須采取有效措施防止氣孔產(chǎn)生，提升焊縫內部質(zhì)量。

  激光熔焊抑制氣孔方式

  01 通過(guò)焊前表面處理方式抑制焊接氣孔

  焊前表面處理是控制鋁合金激光焊縫冶金氣孔的有效方法，通常表面處理方法有物理機械清理、化學(xué)清理。

  經(jīng)過(guò)對比，采用化學(xué)方法處理試板表面(金屬清洗機清洗-水洗-堿洗-水洗-酸洗-水洗-干燥)的流程處理較好。其中堿洗用25NaH (氫氧化鈉)溶液去除材料表面厚度，酸洗用20% HN03(硝酸)+2%(氟化氫)水溶液中和殘留的堿液，試板表面處理后在24小時(shí)內實(shí)施焊接，試板處理后停留時(shí)間較長(cháng)時(shí)焊前裝配再用無(wú)水酒精擦拭。

  02 通過(guò)焊接工藝參數抑制焊接氣孔

  焊縫氣孔的形成除了與焊件表面處理質(zhì)量有關(guān)，還與焊接工藝參數相關(guān)，焊接參數對焊縫氣孔的影響主要體現在焊縫熔透情況，即焊縫背寬比對氣孔的影響。

  通過(guò)測試可知，焊縫背寬比R>0.6時(shí)可以有效改善焊縫中鏈狀氣孔的集中分布，當背寬比R>0.8時(shí)，可以有效改善焊縫中大氣孔的存在，并很大程度上去除了焊縫中氣孔的殘留。

  03 通過(guò)正確選擇保護氣體及流量抑制焊接氣孔

  保護氣體的選用直接影響到焊接的質(zhì)量、效率及成本，激光焊接過(guò)程中，正確的吹入保護氣體可以有效減少焊縫氣孔。

  采用Ar (氬氣)和He (氦氣)對焊縫表面進(jìn)行保護，在鋁合金激光焊接過(guò)程中， Ar和He對激光的電離程度不同，造成焊縫成形不盡相同，結果可見(jiàn)，選用Ar作為保護氣體所得焊縫的氣孔率整體少于選用He作為保護氣體時(shí)焊縫的氣孔率。

  同時(shí)我們也要注意，氣流量過(guò)小((10L/min)焊接產(chǎn)生的大量等離子體無(wú)法吹走，使得焊接熔池不穩定，氣孔形成幾率增加。氣體流量適中(15L/min左右)等離子體得到有效控制，保護氣對溶池起到了很好的防氧化作用，氣孔只少。過(guò)大的氣流量伴隨過(guò)大的氣體壓力，使得部分保護氣混入溶池內部，使氣孔率上升。

  激光焊接鋁合金抑制氣孔缺陷一直是行業(yè)難題，受鋁合金材料本身性能影響，在焊接過(guò)程中不能完全避免焊接無(wú)氣孔現象，只能降低氣孔率。我們通過(guò)焊接前后的工藝優(yōu)化，實(shí)驗總結提出3種抑制氣孔的方式，供行業(yè)同仁參考。