为什么用激光焊接铝合金
因为激光焊接铝合金有以下优势:
1、能量密度高,热输入低,热变形量小,熔化区和热影响区窄而熔深大;
2、冷却速度高而得到微细焊缝组织,接头性能良好;
3、与接触焊相比,激光焊不用电极,所以减少了工时和成本;
4、不需要电子束焊时的真空气氛,且保护气和压力可选择,被焊工件的形状不受电磁影响,不产生X射线;
5、可对密闭透明物体内部金属材料进行焊接;
6、激光可用光导纤维进行远距离的传输,从而使工艺适应性好,配合计算机和机械手,可实现焊接过程的自动化与精密控制。
激光焊接有两种基本模式:热导焊和深熔焊,前者所用激光功率密度较低(105~106W/cm2),工件吸收激光后,仅达到表面熔化,然后依靠热传导向工件内部传递热量形成熔池。这种焊接模式熔深浅,深宽比较小。
后者激光动车密度高(106~107W/cm2),工件吸收激光后迅速熔化乃至气化,熔化的金属在蒸汽压力作用下形成小孔激光束可直照孔底,使小孔不断延伸,直至小孔内的蒸气压力与液体金属的表面张力和重力平衡为止。小孔随着激光束沿焊接方向移动时,小孔前方熔化的金属绕过小孔流向后方,凝固后形成焊缝。这种焊接模式熔深大,深宽比也大。在机械制造领域,除了那些微薄零件之外,一般应选用深馆焊。
深熔焊过程产生的金属蒸气和保护气体,在激光作用下发生电离,从而在小孔内部和上方形成等离子体。等离子体对激光有吸收、折射和散射作用,因此一般来说熔池上方的等离子体会削弱到达工件的激光能量。并影响光束的聚焦效果、对焊接不利。
通常可辅加侧吹气驱除或削弱等离子体。小孔的形成和等离子体效应,使焊接过程中伴随着具有特征的声、光和电荷产生,研究它们与焊接规范及焊缝质量之间的关系,和利用这些特征信号对激光焊接过程及质量进行监控,具有十分重要的理论意义和实用价值。
裂纹:铝合金激光焊裂纹主要为结晶裂纹。由焊缝金属结晶时在柱状晶边界形成Al—Si或Mg-Si、A1-Mg2Si等低熔点共晶导致的。脉冲激光的不连续加热易产生结晶裂纹。连续激光裂纹倾向小一点。结晶裂纹两个条件:液态薄膜,应力。尽量减小冷却速度,应力小一些,裂纹倾向应该会小一些。
气孔:两种,Mg蒸汽、难熔氧化膜卷入造成气孔;氢气孔;铝合金表面清洁,气氛保护的好些。焊接采用较小的线能量。
通常激光焊接铝合金时,会存在以下几个难点:
1.铝合金焊接容易产生气孔;
2.铝合金焊接易产生热裂纹;
3.焊缝线膨胀系数大,易导致焊接变形;
4.铝合金焊接接头软化严重,强度系数低,这也是阻碍铝合金应用的最大障碍;
5.合金表面易产生难熔的氧化膜(A12O3其熔点为2060℃),这就需要采用大功率密度的焊接工艺;
6.铝合金热导率大(约为钢的4倍),相同焊接速度下,热输入要比焊接钢材大2~4倍
现如今铝合金产品屡见不鲜什么铝合金门窗、锅碗瓢盆等都是运用铝材生产。铝合金的平凡使用也促进了铝合金连续焊接技术的发展,等同于连续激光焊接机技术也迈进了铝材应用的市场领域。传统铝合金焊接过程会存在大量的难点,如铝合金热导率很大,大约为钢的2—4倍,同时耐热性很差,一般铝合金均不耐高温,膨胀系数大,容易产生焊接变形,焊接裂纹倾向也很明显。正在于有了这些焊接难点,所以才让加工厂家日夜苦恼找不到更好的焊接方法。
这些看起来不起眼的纰漏往往都会带来意想不到的麻烦,而运用激光焊接技术出产的连续激光焊接机就能轻易的解决这些细小的纰漏,从而有效的保障了加工件的完整并且不被损坏。那么连续激光焊接机又是怎么超越传统焊接的呢?它又具备那些更好的优势呢?那么请往下面看,博特激光给您讲解一下连续激光焊接机好在哪里。
铝合金连续激光焊接机三大独特优势:
一、激光束能量密度高,焊接速度高,在非焊接部位或轻微影响无影响,无字库的热变形;
二、效率高,无工具磨损,节省耗材,速度常规焊字的8-10倍,能长时间工作,发热量低,无污染;
三、体积小巧,操作方便,效率高,焊点牢固美观,能全方位地实现转型,是一个非常灵活的方式焊接的话;
从现实生活中发现激光焊接确实要强于传统的焊接技术,你别光看只有三个特点,其优越的特点具备很多只是没有全部列出而已。连续激光焊接机在铝合金加工上还是起到了很重要的环节,据市场调查分析现已有70%的加工厂家都采用连续激光焊接机进行生产加工,并且效果都十分的优越。
回答完毕,本回答由(博特)激光焊接机厂家解答,谢谢!
1)采取适当的表面预处理工艺.比如说砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀等预处理措施.增加材料对激光的吸收率.
2)减小光斑尺寸,增加激光功率密度.
3)改变焊接结构,使激光束在间隙中形成多次反射.便于铝合金焊接
焊接难点二、易产生气孔和热裂纹
1) 经过多次焊接试验和研究发现,在焊接过程中调整激光功率波形,可以减少气孔不稳定塌陷,改变激光束照射的角度以及在焊接中施加磁场作用,都可以减少焊接时产生的气孔.
2)在使用YAG激光器时,可以通过调整脉冲波形,控制热输入,以减少结晶裂纹.
焊接难点三、焊接过程中,焊接接头力学性能下降
氧-乙炔气焊的热效率低,焊接热输入不集中,焊接铝及铝合金时需采用熔剂,焊后又需清除残渣,接头质量及性能也不高。因为气焊设备简单,无需电源,操作方便灵活,常用于焊接对质量要求不高的铝合金构件,如厚度较薄的薄板及小零件,以及补焊铝合金构件和铝铸件。
(1)气焊的接头形式
气焊铝合金时,不宜采用搭接接头和T形接头,这种接头难以清理流入缝隙中的残留熔剂和焊渣,应尽可能采用对接接头。为保证焊件焊接时既焊透又不塌陷和烧穿,可以采用带槽的垫板,垫板一般用不锈钢或纯铜等制成,带垫板焊接可获得良好的反面成形,提高焊接生产率。
(2)气焊熔剂的选用
铝合金气焊时,为了使焊接过程顺利进行,保证焊缝质量,气焊时需要加熔剂来去除铝表面的氧化膜及其他杂质。
气焊熔剂(又称气剂)是气焊时的助熔剂,主要作用是去除气焊过程中生成在铝表面的氧化膜,改善母材的润湿性能,促使获得致密的焊缝组织等。气焊铝合金必须采用熔剂,一般是在焊前熔剂直接撒在被焊工件坡口上,或者沾在焊丝上加入熔池内。
铝合金熔剂是钾、钠、钙、锂等元素的氯人盐,是粉碎后过筛并按一定比例配制的粉状化合物。例如铝冰晶石(Na3AlF6)在1000℃进可以熔解氧化铝,又如氯化钾等可使难熔的氧化铝转变为易熔的氯化铝。这种熔剂的熔点低,流动性好,还能改善熔化金属的流动性,使焊缝成形良好。
(3)焊嘴和火焰的选择
铝合金有强烈的氧化性和吸气性。气焊时,为使铝不被氧化,应采用中性焰或微弱碳化焰(乙炔既过剩的碳化焰),使铝熔池置于还原性气氛的保护下而不被氧化。严禁采用氧化焰,因为用氧化性较强的氧化焰会使铝强烈氧化,阻碍焊接过程进行;而乙炔过多,游离的氢可能溶入熔池,会促使缝产生气孔,使焊缝疏松。
(4)定位焊缝
为防止焊件在焊接中产生尺寸和相对位置的变化,焊件焊前需要点固焊。由于铝的线膨胀系数大、导热速度快、气焊加热面积大,因此,定位焊缝较钢件应密一些。
定位焊用的填充焊丝与产品焊接时相同,定位焊接前应在焊缝间隙内涂一层气剂。定位焊的火焰功率比气焊时稍大。
(5)气焊操作
焊接钢铁材料时,可以从钢材的颜色变化判断加热的温度。但焊铝时,却没有这个方便条件。因为铝合金从室温加热到熔化的过程中没有颜色的明显变化,给操作者带来控制焊接温度困难。但可根据以下现象掌握施焊时机:
1)当被加热的工件表面由光亮白色变成暗淡的银白色,表面氧化膜起皱,加热处金属有波动现象时,表明即将达到熔化温度,可以施焊;
2)用蘸有熔剂的焊丝端头及被加热处,焊丝与母材能熔合时,即达到熔化温度,可以施焊;
3)母材边棱有倒下现象时,母材达到熔化温度,可以施焊。
气焊薄板可采用左焊法,焊丝位于焊接火焰之前,这种焊法因火焰指向未焊的冷金属,热量散失一部分,有利于防止熔池过热、热影响区金属晶粒长大和烧穿。母材厚度大于5㎜可采用右焊法,此法焊丝在焊炬后面,火焰指向焊缝,热量损失小,熔深大,加热效率高。
气焊厚度小于3㎜的薄件时,焊炬倾角为20~40°;气焊厚件时,焊炬倾角为40~80°,焊丝与焊炬夹角为80~100°。铝合金气焊应尽量将接头一次焊成,不堆敷第二层,因为堆敷第二层时会造成焊缝夹渣等。
1、焊接结构设计
将工件坡口设计成斜30°角,这样激光束能在空隙中多次反射,形成一个人工小孔,从而增加激光束的吸收率。
2、激光器参数调整
选用短焦距透镜和低阶模输出均可使光斑尺寸减小,激光功率密度增大,铝合金对激光的吸收率也增大。
3、采取适当的表面预处理工艺
阳极氧化和喷砂处理可以显著提高铝对激光束的能量吸收。另外,砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀、石墨涂层及空气炉中氧化等铝表面预处理措施对激光束的吸收是有效的。
可提高加工速度并极大地降低热输入,从而可提高生产效率,改善焊接质量。在焊接高强度大厚度铝合金时,传统的焊接方法根本不可能单道焊透,而激光深熔焊时形成大深度的匙孔,发生匙孔效应,则可以得到实现。铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度高的高效焊接方法。
铝合金的激光焊接铝及铝合金激光焊接技术(Laser Welding) 是近十几年来发展起来的一项新技术,与传统焊接工艺相比,它具有功能强、可靠性高、无需真空条件及效率高等特点。其功率密度大、热输入总量低、同等热输入量熔深大、热影响区小、焊接变形小、速度高、易于工业自动化等优点,特别对热处理铝合金有较大的应用优势。