鋁合金激光的焊接工藝分析

中車長春軌道客車股份有限公司 吉林 長春 130062

激光焊接技術的概述

激光焊接作為一種新型的焊接技術，焊接熱源直接是激光，既可以避免能源的浪費，又可以大大地提高焊接的效率。同時，激光焊接把機器人或者是數控機床作為運動系統，減少人員的參與，可以減少勞動力的浪費，提高焊接的效率。激光熱源除了具有可再生性和清潔無污染的優點之外，還可以高度的聚焦和良好性能的傳輸，因此可以將能量全部匯聚集中于一點，避免熱量的散失和浪費。所以，激光焊接能夠提高焊接的效率和速度以及焊接的質量。因為激光焊接的光束是通過脈沖或者連續的激光束來實現的，因此當激光束直接照射在表面時，能夠把金屬表面的熱量迅速擴散到鋁合金的內部，使鋁合金快速的熔化形成一條焊縫，同時在融化后的金屬上形成一種反作用力，最終將熔化的鋁合金表面向下凹陷形成小孔。這個小孔具有強大的功效，可以全部吸收激光光束照射時產生的能量，并同時產生高溫蒸汽，蒸汽壓力與壁層表面的張力形成一種動態的平衡。

工藝措施

在激光焊接鋁合金時要做好充分的準備。因為鋁合金有活潑、易被氧化等特性，在其表面容易附著大量的灰塵水分等，因此在焊接的過程中，如果沒有做好充足的準備，表面附著的東西容易隨著激光的快速焊接留在鋁合金表面，從而影響鋁合金的質量和焊接的效果。因此，在對鋁合金進行焊接之前，需要對鋁合金表面進行清潔，將表面的油污等清理掉。也需要對金屬表面的氧化膜進行徹底的清潔，徹底除去氧化膜。將氧化膜處理后要盡快焊接，避免鋁合金裸露在空氣中再次形成氧化膜。

在焊接時，應選擇良好的保護性氣氛，如采用高純度的氬氣等，純度越高對焊接保護力越好。正常情況下，氬氣純度大于99%99.

控制焊接場所的濕度，若濕度較大時應加裝除濕器。當濕度超過70%時停止焊接。

激光焊接的功率

激光焊接具有一定的功率，只有當焊接功率達到一定的高度時，才能讓焊接得以穩定、持續的進行，否則焊接只能在鋁合金的表面進行工作，使得鋁合金表面發生熔化，從而焊接不能成功的進行。激光焊接的功率可以達到將鋁合金表面以及內部全部焊接的高度，甚至比此還要高，所以激光焊接鋁合金級可以提高效率和速度以及質量。

激光焊接的速度

因激光焊接功率高，所以焊接時速度也相應得到提高，焊接的速度不斷提高能夠使得熔深不斷減小，相反，如果速度減慢，就會使鋁合金被過度的焊接甚至被焊接穿透，因此，選擇激光焊接可以降低焊接失敗的比例從而大大降低焊接成本。

離焦量及焊接角度，焊接薄板時宜采用正離焦，焊接厚板時宜采用負離焦。適當調整光束與工件的角度可改善反射問題。

激光焊接鋁合金技術的難點

鋁合金表面對激光具有反射性，因為鋁合金是一種有色金屬，對各種光線都具有很強烈的反射性，激光作為一種更加激烈的光束，在鋁合金的表面更加容易造成反射，換句話說，鋁合金這種有色金屬對于激光具有高反射率和較小的吸收率。除此之外，金屬都具有導熱性，因此鋁合金也具有很強的導熱性，容易在用激光焊接的時候，反射激光或者是將激光的熱量迅速導移出去，最終導致鋁合金的焊接失敗。因此，在激光焊接鋁合金的時候，要嚴格注意并且迅速提高激光的功率密度，防止被反射或者被傳導，爭取在極短的時間用極高的能量密度對鋁合金進行焊接，調整激光束與工件角度(沿焊縫前進方向后傾5度左右，這樣就可以避免反射性等問題的出現。

氣孔的缺陷

過量的氣泡就會存在大量的缺陷，避免出現大量氣孔比較困難，出現大量氣孔時氣孔不穩定，在鋁合金內部亂竄，容易使得焊接部位出現裂縫，所以清除氣孔將是鋁合金激光焊接技術需要突破的一大重要缺陷。在焊接薄板對接焊縫時使用大功率使母材完全熔透來消除或減少內部氣孔。盡量連續焊接，使用較強的參數，延長熔池的高溫時間，加快氣泡的逸出速度。

結束語

鋁合金的激光焊接速度存在大量的優點，在多種制造領域得到了廣泛的應用，也提高了機器本身的質量和制造速度，但是激光焊接技術同樣也存在許多的缺陷，導致焊接的失敗，相信在科學家們的不斷努力下，該焊接技術會越來越成熟，應用也越來越廣泛。