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铝合金激光焊接的质量保证措施

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-06-27 0:04:11 * 浏览: 6
1.铝合金的应用特性铝合金具有质轻,耐腐蚀,低温性能好,机械综合性能好等优点,广泛应用于航空,航天,汽车,机械制造,造船,化工等许多领域。近年来,随着该国对节能经济的追求,铝合金的需求已达到新的水平。目前,用于汽车工业的铝合金主要有三个系列的Al-Mg(5000系列),Al-Mg-Si(6000系列)和Al-Mg-Zn(7000系列)。系列合金以及6000系列或7000系列合金用于强度要求更高的梁和柱。研究表明,使用铝合金材料减轻汽车的重量可以减少37%的燃油消耗,悬挂装置的负载减少18%,振动强度减少5%。在大型汽车制造商增加对铝合金加工研发和制造的投资的同时,铝合金的焊接已成为必须解决的基本问题。 2.铝合金的焊接特性目前,TIG焊接和MIG焊接等传统方法主要用于焊接铝合金。采用常规方法进行焊接,热量输入大,焊缝宽,熔深浅,铝合金传热快,冶金过程中高温溶解大量氢气,为时已晚,溢流产生氢气孔(由溶解在熔池中的氢的沉淀说是冶金孔隙,由于快速冶金,不完全熔化的氧化膜中的水由于加热而分解了由氢形成的孔,称为氧化膜孔隙。焊缝金属晶粒较厚,焊缝软化会使强度降低至40%,铝合金熔点低,导热系数快,熔融金属流动性差,焊缝难看,受热面积大,加工材料容易变形,影响加工尺寸精度。传统的铝合金焊接质量难以保证,焊接速度难以满足批量生产的要求。图1焊接铝合金时的氧化膜孔(左)和冶金孔(右)。随着激光加工应用的日益普及,激光焊接铝合金的使用具有较小的热输入和集中的热源,尤其是在光纤激光器问世之后。激光焊接铝合金的能量密度更集中,激光波长更短,高反射率得到改善。通过激光丝填充,激光-MIG复合焊接,双点​​激光焊接等工艺,可以显着提高铝合金焊接的成形效果,提高焊接质量。不管采用哪种焊接方法,铝合金焊接前的准备工作都是必不可少的,这对铝合金的焊接质量有很大的影响。焊接前,用无水酒精或丙酮擦拭铝合金零件的表面,以除去表面吸附的杂质,例如水或油。为了防止工件在空气中被氧化,需要对工件进行机械抛光或化学处理并干燥,以尽快完成焊接。为了加快铝合金焊接熔池的流动性,可以在铝合金工件的背面增加一块铜板,以改善焊接的形成。焊接时,采用氩气保护以隔离空气并减少气孔的产生。 3.优化激光焊接铝合金质量的具体措施在铝合金激光焊接开始时,会出现高反射现象,严重影响材料对激光能量的吸收。波长越短,材料吸收的光越好。因此,光纤激光比CO2激光对铝合金的吸收更好。光纤激光器的光束模式也将比二氧化碳激光器的光束模式更好,并且能量密度将更加集中。一旦材料开始吸收光能,液态金属对光的反射率就会降低明显。使用双点激光焊接可以显着提高孔隙率,这主要是因为在使用双光束焊接时,两个光束形成了一个相对较大的锁眼,从而提高了锁眼的稳定性并促进了气体的逸出,与系列相比双束焊接,采用平行双束焊接时,熔池内部的温度梯度较小,降低了液态金属的凝固速度,延长了气泡的逸出时间,有利于减少气孔现象。 ,平行双光束激光焊接还可以提高送丝的稳定性,有利于稳定焊接质量。图3双光点激光获得的示意图(左)和能量密度分布图(右)4图4平行双光束激光焊接模型图5串行双光束激光焊接模型