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。
牌号6系以下的铝都比较适合激光焊(准确来说是适合YAG脉冲激光焊接,6系铝可以考虑用半导体器的激光焊接——为连续焊接),1系到3系铝是比较适合用激光焊接的。判断是否适合用激光来焊接,最主要考虑的一方面就是材料对激光的吸收率。铝对激光的吸收率本来就低,所以必须加大激光能量。焊缝金属结晶时在柱状晶边界形成Al—Si或Mg-Si、A1-Mg2Si等低熔点共晶导致产生裂纹。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。综合起来就是铝合金容易产生裂纹,气孔,尤其是6系铝,7系铝。个人经验,通过以下三种方法可以提高激光的吸收率,从而达到良好的焊接效果。\x0d\x0a1、焊接结构设计\x0d\x0a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。\x0d\x0a2、激光器参数调整\x0d\x0a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。\x0d\x0a3、采取适当的表面预处理工艺\x0d\x0a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。
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
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.
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
由于铝合金焊接产生的气孔不稳定,导致焊接接头的力学性能。铝合金主要包括Zn、Mg 、Lv三种元素。在焊接时,铝的沸点均高于其他两种元素的沸点。所以在铝合金元素焊接时可以加入一些低沸点合金元素,有利于小孔的形成,焊接的牢固性。
以上观点摘自法利莱官网,仅供参考。
改善激光焊接过程的稳定性和焊缝成形、提高焊接质量是人们追求的目标。因此,激光-电弧复合工艺、填丝激光焊接、预置粉末激光焊接、双焦点技术以及光束整形等新技术将会得到进一步的完善和发展。
另外,有人发现在CO2激光焊接熔池中存在几安培的固有电流,焊接区的外加磁场会影响熔池的流动状态以及光致等离子体的形态和稳定性。因此,采用某种形式的磁场有可能改善铝合金激光焊接过程的稳定性和焊缝质量。所以,采用辅助电流,通过其形成的电磁力控制熔池流动状态,从而改善焊接过程的稳定性,提高焊缝质量,也可能会受到更多研究者的关注。
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采用双光斑激光焊,能够明显改善气孔率,主要是因为采用双光束进行焊接时,两束光形成一个相对较大的匙孔,提高了匙孔的稳定性,有利于气体的逸出;相比于串行双光束,采用并行双光束焊接时,熔池内部温度梯度更小,降低了液态金属凝固速度,延长气泡的逸出时间,有利于减小气孔倾向;并行双光束激光焊也能提高送丝的稳定性,对稳定焊接质量有利。
采用激光填丝焊,相比铝合金激光自熔焊,能够得到更好的成型。激光填丝焊能够兼容激光焊的高能量密度和填丝焊的高桥接能力,对于有一定间隙的焊缝,能够保证良好的成型效果。而且通过不同的填充材料的选择,可以对母材进行不同的化学冶金,起到一定合金元素补充且强化的功效。
采用激光复合焊,通过激光与电弧的复合,能够有效消除激光焊形成的等离子体的影响。通过光丝间距、吹气、焊枪角度等参数的调节,能够获得美观的焊缝,而且对于厚板无需开坡口或只需开小坡口就可以形成良好的焊缝。
采用功能强大的激光头,能够稳定焊接质量。随着激光加工的深入开发,功能越来越强大的激光头得到快速的应用。目前激光头,能够在一定范围内上下左右浮动而不改变光斑大小,也不影响光丝配合,非常利于大批量的生产应用,能改善材料因加工而产生的少量尺寸偏差而引起的焊接缺陷。
采用合适的焊接工艺参数,能够保证焊接质量。铝合金激光填丝焊接的激光功率和焊接速度的优化参数范围关系:激光功率和焊接速度的优化匹配参数曲线呈直线式上升,斜率基本保持不变。每一个给定的激光功率值,在优化参数曲线上都有一个优化的焊接速度与之对应,且焊接速度可在一定范围内变化仍能获得成形质量好的焊缝,此区域属于焊接稳定区。在某一功率值时,当焊接速度过大,热输入变小,铝合金板材不能焊透,此时焊接速度过大则向上超过稳定区范围,属于未熔透区;当焊接速度过小,热输入过大,熔池下塌严重,此时属于熔池坍塌区。要获得稳定的焊缝成型,需要匹配合适的焊接工艺参数。