鋁合金激光焊接技術(shù)-在線瀏覽
2024-08-24 02:22本頁面
【正文】 焊接的過程中，小孔可看成是鋁合金的黑體，能大大提高材料對激光的吸收率，為母材獲得更多的能量耦合，這有利于提高焊接接頭的質(zhì)量。而鋁元素以及鋁合金中的Mg、Zn、Li沸點低、易蒸發(fā)且蒸汽壓大，雖然這有助于小孔的形成，但等離子體的冷卻作用（等離子體對能量的屏蔽和吸收，減少了激光對母材的能量輸入）使得等離子體本身“過熱”，卻阻礙了小孔維持連續(xù)存在。另外，能量密度閾值一定程度上還受到保護氣體種類的影響。這是因為N2和Al之間可發(fā)生放熱反應(yīng)，生成的AlNO 三元化合物提高了對激光吸收率。氫氣孔是由于氫（主要來自表層的濕氣與微量水）在熔池金屬中的可溶性引起的，激光焊接冷卻速度極快，導(dǎo)致氫的溶解度急劇下降形成氫氣孔。另外，低熔點、高蒸氣壓合金元素蒸發(fā)導(dǎo)致氣孔，表面氧化膜在焊接過程中溶解到熔池中也會形成氣孔。對于由小孔塌陷引發(fā)的氣孔，則要求選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo氣體并合理控制流量流速，在條件允許下采用高功率、高速度、大離焦量(負值) 的焊接方式，可以進一步消除氣孔的產(chǎn)生。鋁合金激光焊接產(chǎn)生的結(jié)晶裂紋是由于焊縫金屬結(jié)晶時在晶界處形成低熔點共晶化合物導(dǎo)致的，焊縫金屬氧化生成的Al2O3和AlN也會成為微裂紋的擴展源。目前常用的消除熱裂紋的方法是使用填充材料，即填絲，這能有效地防止焊接熱裂紋，提高接頭強度。、Zn等元素的燒損使用激光焊接鋁合金時，焊縫的加熱和凝固速度都非?？?，這使得Mg，Zn 等低熔點強化元素發(fā)生燒損，導(dǎo)致焊縫硬度和強度下降。燒損現(xiàn)象使得焊縫成型時的晶粒大小嚴重不均勻，從金屬學(xué)角度講，大晶粒的存在破壞合金元素的強化作用，導(dǎo)致焊縫的強度明顯比母材低。四、鋁合金激光焊接的工藝參數(shù)鋁激光焊接的工藝參數(shù)主要有: 功率密度、焊接速度、焦點位置、保護氣體種類及流量等，它們直接決定著焊縫成形。當(dāng)其他工藝參數(shù)保持不變時，隨著功率密度的增大，焊縫深寬比增大。但是如果功率密度過大，使金屬強烈汽化，嚴重?zé)龘p合金，焊縫成型組織的晶粒過大，焊縫的硬度和強度均下降。在其他工藝參數(shù)不變的情況下，熔深隨焊速的增加而減小，焊接效率隨焊速的增加而提高。因此，對一特定厚度的鋁合金工件，選擇確定激光功率密度之后，存在著既能維持合適的焊縫深寬比又不會使工件過熱的最佳焊速，這可以從以往的生產(chǎn)實踐中總結(jié)經(jīng)驗或者查閱相關(guān)文獻獲得。我們可以看出，熔深隨焦點位置的變化有一個跳躍性變化過程：當(dāng)焦點處于偏離工件表面較大(2 mm) 時，工件表面光斑尺寸較大，因此光束能量密度較低，屬于以熱傳導(dǎo)為主的熔化焊，熔深較淺； 而當(dāng)焦點靠近工件表面某一位置(2 mm) 時，工件表面入射光束能量密度值增大
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