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铝合金采取激光进行焊接前中后期的防范措施

返回列表 来源: 雄关机械 发布日期: 2019-11-29
上一篇文章中为大家介绍了铝合金加工焊接加工的缺陷,但由于激光加工的优越性虽然有缺陷,但并不代表不可以被克服或者降低到最低。在焊接过程中,前中后期都可以对常见的缺陷进行处理,以消除或减少影响。
1. 焊前处理方法
 
焊前表面处理是控制铝合金激光焊缝冶金气孔的有效方法,通常表面处理方法有物理机械清理、化学清理,近年来还出现了激光冲击清理,这将进一步提高激光焊接自动化程度。
 
2. 参数稳定性优化控制
 
铝合金激光焊接过程工艺参数通常主要有激光功率、离焦量、焊接速度,以及气保护的成分和流量等。这些参数既影响焊接区域的保护效果,又影响激光深熔焊接过程的稳定性,从而影响焊缝气孔。通过铝合金薄板激光深熔焊接发现,小孔穿透稳定性影响熔池稳定性,进而将影响焊缝成形造成焊缝气孔缺陷,而且激光深熔焊接稳定性与激光功率密度与线量匹配有关,因此确定合理的稳定焊缝成形的工艺参数是有效控制铝合金激光焊缝气孔的有效措施。
 
全熔透稳定焊缝成形特征研究结果显示:采用焊缝背面宽度与焊缝表面宽度之比(焊缝背宽比),评价铝合金薄板焊缝成形及其稳定性。当薄板激光焊激光功率密度与线能量合理匹配时,可保证一定焊缝背宽比,并可有效地控制焊缝气孔。
 
3. 双光点激光焊接
 
双光点激光焊接是指两束聚焦激光束同时作用于同一熔池的焊接过程中。在激光深熔焊接的过程中,瞬间闭合将小孔中的气体封闭在熔池中是焊缝气孔形成的主要原因之一。当采用双光点激光焊接时,由于两束光源的作用,造成小孔开口较大有利于内部金属蒸气逸出,也有利于小孔的稳定,从而能减少焊缝气孔。对A356、AA5083、2024 和5A90铝合金激光焊接的研究均显示:双光点激光焊可显著减少焊缝气孔。
 
4. 激光电弧复合焊接
 
激光电弧复合焊接是将激光与电弧作用于同一熔池的焊接方法。一般以激光为主要热源,利用激光与电弧的相互作用,提高激光焊接熔深和焊接速度,降低焊接装配精度。利用填充焊丝调控焊接接头的组织性能,利用电弧的辅助作用改善激光焊接小孔的稳定性,从而有利于减少焊缝气孔。
 
在激光电弧复合焊接过程中,电弧影响激光过程诱发的金属蒸汽/等离子体云,有利于材料对激光能量的吸收和小孔的稳定性。对铝合金激光电弧复合焊接焊缝研究结果也证实了其效果。
 
5. 光纤激光焊接
 
激光深熔焊接过程的小孔效应源于激光作用下金属产生强烈汽化。金属汽化蒸汽力与激光功率密度和束流品质密切相关,不仅影响激光焊接的熔深,也影响小孔稳定性。Seiji. 等对SUS304不锈钢大功率光纤激光研究显示:高速焊接时熔池拉长,抑制了飞溅,小孔波动稳定,小孔尖端无气泡产生,当光纤激光用于钛合金、铝合金高速焊接时,同样可获得无气孔的焊缝。Allen等对钛合金光纤激光焊接保护气体控制技术研究显示:通过控制焊接保护气体的位置,可防止气体的卷入,减少小孔闭合时间,稳定焊接小孔,并改变熔池的凝固行为,从而减少焊缝气孔。
 
6. 脉冲激光焊接
 
与连续激光焊接相比,激光输出采用脉动方式输出,可促使熔池产生周期性稳定流动,有利于熔池气泡逸出而减少焊缝气孔。T Y Kuo和S L Jeng研究了YAG 激光焊接激光功率输出方式,对SUS 304L不锈钢和inconel 690高温合金焊缝气孔及性能的影响结果表明:对于方波脉冲激光焊接来说,当基值功率为1700w时,随着脉冲幅值ΔP的增加,焊缝气孔减少,其中不锈钢的气孔率由2.1%降至0.5%,高温合金的气孔率由7.1% 降至 0.5%。
 
7. 焊后复合处理技术
 
在实际工程应用中,即使焊前进行了严格的表面处理,焊接过程稳定性较好,铝合金激光焊接也会不可避免地产生焊缝气孔,因此利用焊后处理消除气孔的方法是很重要的。该方法目前主要是修饰焊。热等静压技术是铝合金铸件消除内部气孔和缩松的方法之一,将其与铝合金激光焊后应力热处理结合,形成铝合金激光焊接构件热等静压与热处理组成复合工艺,既消除焊缝气孔,又改善接头性能。

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