鋁合金激光焊接的發(fā)展 鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。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(shí)焊接技術(shù)的發(fā)展又拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域，因此鋁合金的焊接技術(shù)正成為研究的熱點(diǎn)之一。 不過(guò)，鋁合金本身的特性使得其相關(guān)的焊接技術(shù)面臨著一些亟待解決的問(wèn)題：表面難溶的氧化膜、接頭軟化、易產(chǎn)生氣孔、容易熱變形以及熱導(dǎo)率過(guò)大等。以往的生產(chǎn)實(shí)踐中，鋁合金的焊接常用鎢極氬弧焊和熔化極氬弧焊。雖然這兩種焊接方式能量密度較大，焊接鋁合金時(shí)能獲得良好的接頭，但仍然存在熔透能力差、焊接變形大、生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)。用這些傳統(tǒng)的、應(yīng)用于黑色金屬的焊接方法焊接鋁合金，并不能達(dá)到工業(yè)上高效、無(wú)缺陷、性能佳的要求，于是人們開(kāi)始尋求新的焊接方法，20世紀(jì)中后期激光技術(shù)逐漸開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)。歐洲空中客車公司生產(chǎn)的A340飛機(jī)機(jī)身，就采用激光焊接技術(shù)取代原有的鉚接工藝，使機(jī)身的重量減輕18 %左右，制造成本降低了近25 %。德國(guó)奧迪公司A2和A8全鋁結(jié)構(gòu)轎車也獲益于鋁合金激光焊接技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。這些成功的事例大大促使對(duì)激光焊接鋁合金的研究，激光技術(shù)已經(jīng)成為了未來(lái)鋁合金焊接技術(shù)的主要發(fā)展方向，因?yàn)榧す夂附泳哂衅洫?dú)特的優(yōu)點(diǎn)： (1) 能量密度高，熱輸入量小，焊接變形小，能得到窄的熔化區(qū)和熱影響區(qū)以及熔深大的焊縫。 (2) 冷卻速度快，焊縫組織微細(xì)，故焊接接頭性能良好。 (3)焊接能量可精確控制，可靠性高，針對(duì)不同的要求有較高的適應(yīng)性。 (4)可進(jìn)行微型焊接或?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，不需要真空裝置，利于大批量自動(dòng)化生產(chǎn)。 二、激光焊接鋁合金的難點(diǎn)及解決措施 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

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)外學(xué)者都作了大量研究，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(如圖1)。從圖上可以直觀的反應(yīng)出，將焊縫和激光束的位置關(guān)系，使激光束與縫壁有一定角度后，激光束能夠在縫隙內(nèi)多次反射，形成一個(gè)人工小孔，增加了焊件對(duì)激光能量的吸收。

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