铝合金的激光焊接都有哪些优势？
铝合金激光焊接工艺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。
可提高其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。
一、激光焊接铝合金的优势
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。
图1 激光焊接时的小孔形状
现在应用的激光器主要是CO2和YAG激光器，CO2激光器功率大，对于要求大功率的厚板焊接比较适合。但铝合金表面对CO2激光束的吸收率比较小，在焊接过程中造成大量的能量损失。YAG激光一般功率比较小，铝合金表面对YAG激光束的吸收率相对CO2激光较大，可用光导纤维传导，适应性强，工艺安排简单等。
在焊接大厚度铝合金时，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。图1为激光焊接时的小孔形状。图2为激光深熔焊示意图。
图2 激光深熔焊示意图
铝及铝合金的激光焊接难点在于铝及铝合金对辐射能的吸收很弱，对CO2激光束（波长为10.6m）表面初始吸收率1.7%；对YAG激光束（波长为1.06m）吸收率近5%。图3为不同金属对激光的吸收率。
图3 不同金属对激光的吸收率
二、激光焊接铝合金需要注意哪些问题？
1、由于吸收率小，热导率高，在实际铝合金焊接过程中，一定要保证良好的光束聚焦，同时还要用高功率密度的高能激光束进行照射。
2、铝合金激光焊接时，产生深熔焊，激光功率必须达到一个特定的阈值，这就对激光器提出一定的要求，也是激光焊接的一个难点。铝合金的电离能低，部分牌号焊接过程中光致等离子体易于过热和扩散，焊接稳定性差。
3、焊接铝合金就一定要求激光束的能量密度高和光束的聚焦性能好。铝合金是典型的共晶合金。在激光焊接的快速凝固过程中更容易产生热裂纹。激光焊接熔池深宽比大，气泡不易上浮析出，容易产生气孔。
4、液态铝合金的流动性好，表面张力低，焊接过程的不稳定造成焊接熔池剧烈震荡，易产生咬边、成形不连续，严重时造成焊接过程中的小孔突然闭合，而在焊缝中产生直径较大的工艺孔洞（ProcessHoles），或小孔在闭合前由向外喷发的等离子体将液态金属吹出熔池而形成所谓的喷射孔洞（Blowholes）。
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影响铝合金激光焊接重要因素有哪些？
发布时间： 13:59&&&&搜索关键字：铝合金激光焊接&&&&发布人：admin
　　在铝合金激光焊接过程中，小孔的出现可以大大提高材料对激光的吸收率，焊接可以获得更多的能量，而铝元素以及铝合金中的Mg、Zn、Li沸点低、易蒸发且蒸汽压大，虽然这有助于小孔的形成，但等离子体的冷却作用使得等离子体本身“过热”，却阻碍了小孔维持连续存在，容易产生气孔等焊接缺陷，从而影响焊接成形和接头的力学性能，所以小孔的诱导和稳定成为保证激光焊接质量的一个重点。　　由于铝合金的高反射性和高导热性，要诱导小孔的形成就需要激光有更高的能量密度。由于能量密度阈值的高低本质上受其合金成分的控制，因此可以通过控制工艺参数，选择确定激光功率保证合适的热输入量，来获得稳定的焊接过程。另外，能量密度阈值一定程度上还受到保护气体种类的影响。例如，自动化激光焊接机焊接铝合金时使用N2气时可较容易地诱导出小孔，而使用He气则不能诱导出小孔。这是因为N2和Al之间可发生放热反应，生成的Al-N-O 三元化合物提高了对激光吸收率。　　　　气孔问题　　　铝合金种类不同，产生的气孔类型也不同。一般认为，铝合金在焊接过程中产生以下几类气孔。　　　　1) 氢气孔。铝合金在有氢的环境中熔化后，其内部的含氢量可达到0.69ml/100g以上。但凝固以后，其平衡状态下的溶氢能力最多只有0.036ml/100g，两者相差近20倍。因此，在由液态向固态转变的过程中，液态铝中多余的氢气必定要析出。如果析出的氢不能顺利上浮逸出，就会聚集成气泡残留在固态铝合金成为气孔。　　　2) 保护气体产生的气孔。在高能自动化激光焊接机焊接铝合金的过程中，由于熔池底部小孔前沿金属的强烈蒸发，使保护气体被卷入熔池形成气泡，当气泡来不及逸出而残留在固态铝合金中即成为气孔。　　　　3) 小孔塌陷产生的气孔。在激光焊接过程中，当表面张力大于蒸气压力时，小孔将不能维持稳定而塌陷，金属来不及填充就形成了孔洞。对减少或避免铝合金激光焊接中的气孔缺陷也有很多实际措施，如调整激光功率波形，减少小孔不稳定塌陷，改变光束焦点高度和倾斜照射，在焊接过程时施加电磁经场作用以及在真空中进行焊接等。近几年来，又出现了采用填丝或预置合金粉未、复合热源和双焦点技术来减少气孔产生的工艺，有不错的效果。　　　　裂纹问题　　　　铝合金属于典型的共晶合金，在激光焊接快速凝固下更容易产生热裂纹，焊缝金属结晶时在柱状晶边界形成AL-Si或Mg-Si等低熔点共晶是导致裂纹产生的原因。为减少热裂纹，可以采用填丝或预置合金粉未等方法进行激光焊接。通过调整激光波形，控制热输入也可以减少结晶裂纹。
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铝合金激光填丝焊工艺研究
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在全球交通工具向轻型化发展的背景下，铝合金在造船工业中得到了越来越
广泛的应用，铝合金焊接在生产中常采用熔化极氩弧焊的方法，面临的主要问题
是焊接速度慢、焊后变形大、接头性能差等，进而影响了船舶制造的质量和效率。
在船舶制造中采用激光焊接可以提高生产效率、减小变形，提高焊缝性能和船舶
制造质量。造船工业中使用较多的是5083铝合金，但是激光焊接过程稳定性差、
深熔焊时焊缝成形较差、表面容易出现孔洞等问题成为5083铝合金焊接的难点。
本文主要针对5083铝合金的焊缝成形问题进行研究，首先对船用5083铝合
金激光焊接工艺参数进行试验，分析了影响5083铝合金激光焊接焊缝成形的主
要因素，找出了激光功率和焊接速度、辅助气体、离焦量、光束聚焦对焊缝成形
的影响规律。
然后对激光焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律进行了理论分析，对5083
铝合金激光焊接焊缝成形较差的原因进行了分析，进而从小孔、熔池的受力方面
对焊接过程中产生孔洞的原因进行分析。文章对几种主要缺陷的产生原因进行了
分析，并提出了改善焊缝成形的方案。
基于上述研究结果，文章最后对5083铝合金进行了长焊缝的激光对接焊试
验，找出了优化的焊接工艺参数，并进行了金相试验、显微硬度试验和力学性能
试验(如拉伸试验、弯曲试验)。
研究成果有助于进一步了解铝合金激光焊接过程中激光与材料相互作用及
所发生的物理现象，有助于进一步提高激光焊接过程的稳定性、提高铝合金激光
焊接质量，从而提高我国铝合金高速船舶制造业水平，同时对车辆、航空航天等
行业的铝合金焊接技术具有重要的指导意义。
关键词5083铝合金；激光焊接；焊缝成形；稳定性
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backgroundglobal
shipbuilding
appliedwidely
isoftenusedwelding
manufacturingprocessproduction，MIG
thathaveeffect
alloys．Thereproblems
deformationand
asslowerspeed，bigger
building，such
emciencyship
shipbuilding
正在加载中，请稍后...热透镜效应是影响激光焊接质量的重要因素之一。
Thermal focusing is an important factor to influence the quality of laser welding.
提出了一种基于支持向量机的激光焊接质量监测方法。
A laser welding quality monitoring method is proposed, based on support vector machine.
通过分析双焦点聚焦特性对激光焊接质量的影响，论证了双焦点激光焊接技术的特点。
In this paper, analysis the influence of the focusing characteristics for the quality of the laser welding, demonstrate the characteristics of twin-focus welding technique.
简要介绍了几种典型的激光焊接质量诊断系统，并分析了现有系统的不足及发展方向。
Several typical laser welding quality diagnose systems are presented, and the shortcomings and development direction of current diagnose system are also analyzed in the paper.
激光焊接质量诊断技术对于保证焊接质量、满足生产需要具有重要意义。
The diagnose technology of laser welding is very important to assure weld quality and to meet the need of production.
通过分析双焦点聚焦特性对激光焊接质量的影响，论证了双焦点激光焊接技术的特点。
In laser welding, focusing characteristics of laser beam are the key factors in determining the quality of the welding seam.
简要介绍了几种典型的激光焊接质量诊断系统，并分析了现有系统的不足及发展方向。
Several typical laser welding quality diagnose systems are presented, and the shortcomings and development dire…
从检测信号和内容两个方面介绍了国内外激光焊接质量实时检测技术的研究现状。
It presents that the real, time monitoring technology for laser welding from the detecting used signals and contents.
针对激光小孔效应焊过程中等离子体辐射出特征光并伴随特征声的现象，提出了采用光声信号联合实时监测激光焊接质量的方案。
A quality monitoring system has been developed for laser-welded tinplate using specific optic and acoustic signals generated by the plasma during "keyhole" welding.
激光焊接过程是一个快速不均匀的热传导过程，由于激光与材料相互作用的复杂性，使得激光焊接质量难以保证。
The laser welding is a fast and uneven heat cyclical process. Because of complexity of the interactive between laser and material, it is very difficult to guarantee the quality of the laser welding.
概述了铝合金激光焊接的难点，分析了铝合金激光焊接的质量问题。
This paper describes the difficulties of laser beam welding of aluminium alloys, and analyses the problems of the welding quality.
激光焊接有很快的加热和冷却速度，热作用范围窄，在合适的工艺条件下可避免RPC钢HAZ的软化，激光焊接是高质量焊接RPC钢的方法之一。
In order to avoid the possible softening of HAZ in welding of RPC steel, laser welding is one of the best methods due to its faster heating and cooling rate and narrower HAZ.
介绍了一种实用型高功率、高光束质量CO2激光焊接、切割机，分析其光学系统。
A practical high-power CO2 laser welding and cutting equipment with high beam quality was introduced, the optical system was analyzed.
因此我们进行了高功率、高光束质量的激光焊接设备的开发和研究。
Then we carry on the study and development on laser welding equipment with high beam quality.
研究了激光焊缝质量与激光焊接工艺参数的关系；
The parameters are laser power, power density, beam spot size, welding speed, laser mode and auxiliary gas blow.
从理论和实验两方面研究了各种物理和工艺参数对激光深熔焊焊缝表面形状的影响， 并对改善表面质量的激光焊接工艺提出了建议。
The weld shape directly influences the weld quality, so it is important to predict the weld shape or establish the mapping between the welding process parameters and the weld shape.
可见，激光焊接过程中产生的等离子体对激光焊接过程、焊接质量以及对激光能量的利用率有非常大的影响，是一个不可忽视的现象。
So the plasma has great effects on the laser beam welding process , the welding quality and the efficiency of the laser beam energy . which can not be ignored during the laser beam welding .
对两块不同焊接能量激光焊接钢板进行检测，并由实验结果对激光焊接能量和焊缝质量方面给出了分析比较。
Then two laser weld steel plates by different welding power were tested, and the results give some analysis in laser power and the quality of the weld seam.
CLAM钢焊接技术的解决将为其工程应用奠定基础，激光焊接由于其具有高质量、高精度、高效率等优点而被广泛应用。
The solution of CLAM steel welding technology will lay the foundation for engineering applications. The laser welding is widely used because of its high quality, high-precision, high efficiency etc.
大功率激光焊接因其优异的焊接质量而在工业中得到广泛的应用。
High power laser welding has been widely used in the industry due to its high productivity and excellent weld quality.
采用激光焊接钢板可以减轻零件质量，节约生产费用，改善零件性能，从而提高钢板材料与轻金属和高分子材料的竞争力。
Using WTB, masses of parts, production expense can be reduced and parts performance can be improved, and WTB increases the competitive advantages of steel comparing with light metal and polymer.
结论：激光焊接神经能提高神经吻合质量，有利于神经功能的尽快恢复，是一种较理想的神经修复方法。
Conclusion Laser welding can improve the quality of nerve repairing, it is beneficial for the function recovery of nerve, therefore it is a ideal nerve repairing technique.
在已知被焊材料及其厚度、接头方式、聚焦光斑直径的条件下，影响焊接质量的主要参数是激光功率，焦点位置，保护气体及焊接速度。
Gived material, thickness, joint mode and diameter of focus facula, central pararameters influencing welding quality are laser power, focal position, protecting gas and welding speed.
利用正交实验方法，研究了聚丙烯（PP）塑料的激光透射焊接工艺参数对焊接质量的影响。
The influence of laser transmission welding parameters for polypropylene(PP) plastics on welding quality is investigated by orthogonal design method.
此模块在功率和光束质量方面满足激光塑料焊接等应用的要求。
This high power LD module can meet the requirements of plastic processing in power and beam quality.
研究了试件表面处理状态、保护气体、激光输出功率、焊接速度、激光脉冲频率等工艺参数对焊接质量的影响规律。
The influence of the parameters such as surface treatment state, laser output power, welding speed, protective atmosphere, and pulse frequency on the welding quality was studied.
利用正交试验方法，研究HDPE的激光透射焊接工艺参数对于焊接质量的影响。
The influence of laser transmission welding parameters for HDPE on welding quality was investigated by method of orthogonal design.
激光焊接中，激光聚焦特性的好坏是影响焊接质量的关键因素。
The influence of the Kerr effect on the focusing property of the super-Gaussian beam;
高功率激光焊接过程中，熔透是保证焊缝质量的前提。
In high power laser welding penetration is the precondition of high quality.
激光焊是一种高质量、高效率的焊接方法，但铝合金对激光束具有较高的反射率及较低的吸收率而很少使用。
Laser welding is a kind of welding method of high-quality and high efficiency, but it is rarely used because of high reflectivity and low absorption of aluminum alloy against the laser beam .
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