焊接加工 提高鋁合金焊接加工工藝的技巧有哪些

近年來隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求越來越大，因此對鋁合金焊接性的研究也越來越深入。鋁合金的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展。同時，激光焊接技術(shù)的發(fā)展拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域，因此鋁合金焊接技術(shù)成為研究熱點(diǎn)之一。鋁合金焊接工藝改進(jìn)的前提是熟悉鋁合金的材料性能。

1、鋁合金的物理化學(xué)性能

鋁合金材料具有高反射率和高導(dǎo)熱性。在微電子結(jié)構(gòu)方面，鋁合金具有大量的高密度自由電子。當(dāng)激光作用于這些電子時，會產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動和二次電磁波，產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射波和微弱的透射波。因此，鋁合金表面對激光具有很強(qiáng)的反射率，這在影響其對激光的影響的同時，由于電子的強(qiáng)烈布朗運(yùn)動，鋁合金的熱傳導(dǎo)將得到顯著的改善。

國內(nèi)對鋁合金材料的激光焊接進(jìn)行了大量的研究。結(jié)果也證明鋁合金材料的表面預(yù)處理,如噴砂、砂紙?zhí)幚怼⒈砻婊瘜W(xué)腐蝕,表面電鍍,炭黑加法和氧化,可以減少光束反射和有效改善鋁合金工件的激光吸收,從焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計考慮,人工洞或者聯(lián)合光收集器的形式,v形波開焊或縫焊(拼接間隙相當(dāng)于人工開孔)可以增加鋁合金的激光吸收，獲得更大的熔透量。合理設(shè)計焊接間隙還可以增加鋁合金表面的激光能量吸收。

2、小孔效應(yīng)和等離子體對鋁合金激光焊接的影響

鋁合金激光焊接過程中，表面出現(xiàn)小孔可以大大提高材料對激光的吸收率，焊接可以獲得更多的能量。而鋁合金中的鋁和鎂、鋅、鋰具有沸點(diǎn)低、易蒸發(fā)、蒸汽壓高的特點(diǎn)。由于鋁合金的高反射率和高導(dǎo)熱性，需要更高的激光能量密度來誘導(dǎo)小孔的形成。能量密度閾值基本上由合金成分控制，通過控制工藝參數(shù)，選擇和確定激光功率，保證適當(dāng)?shù)臒彷斎耄梢垣@得穩(wěn)定的焊接工藝。此外，能量密度閾值也在一定程度上受到保護(hù)氣體類型的影響。在鋁合金激光焊接中，N2氣體容易產(chǎn)生小孔，而he氣體則不會。這是由于N2與Al發(fā)生放熱反應(yīng)，形成Al-n-o三元化合物，提高了激光吸收率。

3、鋁合金焊接氣孔。鋁合金的種類很多，其氣孔也不盡相同，但通常不同于以下幾種氣孔：保護(hù)氣體產(chǎn)生的氣孔、氫氣孔。

4、鋁合金的裂紋問題。存在的問題有：鋁合金是典型的共晶合金，激光焊接快速凝固時容易產(chǎn)生熱裂紋。柱狀晶邊界處低熔點(diǎn)的Al Si或Mg Si共晶的形成是裂紋產(chǎn)生的原因。

解決方法：激光焊接可通過填充焊絲或預(yù)置合金粉末進(jìn)行。通過調(diào)節(jié)激光波形和控制熱輸入，可以減少晶體裂紋。

總之，鋁合金激光焊接需要了解材料本身的化學(xué)和物理性能，結(jié)合相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，以避免焊接時對工件材料產(chǎn)生負(fù)面影響。鋁合金焊接技術(shù)是擴(kuò)大鋁合金在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。激光焊接、激光電弧混合焊接、雙光束激光焊接等技術(shù)都是近年來發(fā)展起來的鋁合金焊接工藝。隨著技術(shù)的發(fā)展，未來鋁合金焊接的技術(shù)難點(diǎn)將得到突破，鋁合金的應(yīng)用將越來越廣泛。