鋁合金的比強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、流動(dòng)性好、充型能力強(qiáng)、耐蝕性好、熔點(diǎn)低，可以說(shuō)鋁合金有很好的應(yīng)用性。為增進(jìn)大家對(duì)鋁合金的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)鋁合金焊接問(wèn)題以及鋁合金焊接對(duì)策予以介紹。如果你對(duì)鋁合金具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

1、鋁合金表面的高反射性和高導(dǎo)熱性

這一特點(diǎn)可以用鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)來(lái)解釋。由于鋁合金中存在密度很大的自由電子，自由電子受到激光(強(qiáng)烈的電磁波)強(qiáng)迫震動(dòng)而產(chǎn)生次級(jí)電磁波，造成強(qiáng)烈的反射波和較弱的透射波，因而鋁合金表面對(duì)激光具有較高的反射率和很小的吸收率。同時(shí)，自由電子的布朗運(yùn)動(dòng)受激而變得更為劇烈，所以鋁合金也具有很高的導(dǎo)熱性。

針對(duì)鋁合金對(duì)激光的高反射性，國(guó)內(nèi)外已作了大量研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻骖A(yù)處理如噴砂處理、砂紙打磨、表面化學(xué)浸蝕、表面鍍、石墨涂層、空氣爐中氧化等均可以降低光束反射，有效地增大鋁合金對(duì)光束能量的吸收。另外，從焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面考慮，在鋁合金表面人工制孔或采用光收集器形式接頭，開(kāi)V形坡口或采用拼焊(拼接間隙相當(dāng)于人工制孔) 方法，都可以增加鋁合金對(duì)激光的吸收，獲得較大的熔深。另外，還可以利用合理設(shè)計(jì)焊接縫隙來(lái)增加鋁合金表面對(duì)激光能量的吸收。

2、影響鋁合金激光焊接的重要因素

在鋁合金激光焊接過(guò)程中，小孔的出現(xiàn)可以大大提高材料對(duì)激光的吸收率，焊接可以獲得更多的能量，而鋁元素以及鋁合金中的Mg、Zn、Li沸點(diǎn)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(duì)能量的屏蔽和吸收，減少了激光對(duì)母材的能量輸入)使得等離子體本身“過(guò)熱”，卻阻礙了小孔維持連續(xù)存在，容易產(chǎn)生氣孔等焊接缺陷，從而影響焊接成形和接頭的力學(xué)性能，所以小孔的誘導(dǎo)和穩(wěn)定成為保證激光焊接質(zhì)量的一個(gè)重點(diǎn)。

由于鋁合金的高反射性和高導(dǎo)熱性，要誘導(dǎo)小孔的形成就需要激光有更高的能量密度。由于能量密度閾值的高低本質(zhì)上受其合金成分的控制，因此可以通過(guò)控制工藝參數(shù)，選擇確定激光功率保證合適的熱輸入量，來(lái)獲得穩(wěn)定的焊接過(guò)程。另外，能量密度閾值一定程度上還受到保護(hù)氣體種類(lèi)的影響。例如，激光焊接鋁合金時(shí)使用N2氣時(shí)可較容易地誘導(dǎo)出小孔，而使用He氣則不能誘導(dǎo)出小孔。這是因?yàn)镹2和Al之間可發(fā)生放熱反應(yīng)，生成的Al-N-O 三元化合物提高了對(duì)激光吸收率。

3、氣孔問(wèn)題

鋁合金種類(lèi)不同，產(chǎn)生的氣孔類(lèi)型也不同。一般認(rèn)為，鋁合金在焊接過(guò)程中產(chǎn)生以下幾類(lèi)氣孔。

1) 氫氣孔。鋁合金在有氫的環(huán)境中熔化后，其內(nèi)部的含氫量可達(dá)到0.69ml/100g以上。但凝固以后，其平衡狀態(tài)下的溶氫能力最多只有0.036ml/100g，兩者相差近20倍。因此，在由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，液態(tài)鋁中多余的氫氣必定要析出。如果析出的氫不能順利上浮逸出，就會(huì)聚集成氣泡殘留在固態(tài)鋁合金成為氣孔。

2) 保護(hù)氣體產(chǎn)生的氣孔。在高能激光焊接鋁合金的過(guò)程中，由于熔池底部小孔前沿金屬的強(qiáng)烈蒸發(fā)，使保護(hù)氣體被卷入熔池形成氣泡，當(dāng)氣泡來(lái)不及逸出而殘留在固態(tài)鋁合金中即成為氣孔。

3) 小孔塌陷產(chǎn)生的氣孔。在激光焊接過(guò)程中，當(dāng)表面張力大于蒸氣壓力時(shí)，小孔將不能維持穩(wěn)定而塌陷，金屬來(lái)不及填充就形成了孔洞。對(duì)減少或避免鋁合金激光焊接中的氣孔缺陷也有很多實(shí)際措施，如調(diào)整激光功率波形，減少小孔不穩(wěn)定塌陷，改變光束焦點(diǎn)高度和傾斜照射，在焊接過(guò)程時(shí)施加電磁經(jīng)場(chǎng)作用以及在真空中進(jìn)行焊接等。近幾年來(lái)，又出現(xiàn)了采用填絲或預(yù)置合金粉未、復(fù)合熱源和雙焦點(diǎn)技術(shù)來(lái)減少氣孔產(chǎn)生的工藝，有不錯(cuò)的效果。

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