淺析鋁合金激光焊接工藝

　　鋁合金及其焊接的概述

　　鋁和鋁合金都具有非常優(yōu)良的性能，比如比強(qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)，在許多的產(chǎn)業(yè)中都具有非常廣泛的應(yīng)用，尤其在國防工業(yè)、機(jī)械等產(chǎn)業(yè)，并且鋁合金屬于有色金屬，在應(yīng)用的過程中需要進(jìn)行焊接，所以隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，鋁合金的焊接技術(shù)的研究也越來越深入。因此，激光焊接技術(shù)是科學(xué)技術(shù)的一大進(jìn)步。

　　激光焊接作為一種新型的焊接技術(shù)，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(jī)器人或者是數(shù)控機(jī)床作為運動系統(tǒng)，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(yōu)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(zhì)量。因為激光焊接的光束是通過脈沖或者連續(xù)的激光束來實現(xiàn)的，因此當(dāng)激光束直接照射鋁合金的表面時，能夠把金屬表面的熱量迅速擴(kuò)散到鋁合金的內(nèi)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(qiáng)大的功效，可以全部吸收激光光束照射時產(chǎn)生的能量，并同時產(chǎn)生高溫蒸汽，蒸汽壓力與壁層表面的張力形成一種動態(tài)的平衡。

　　1、激光焊接的功率

　　激光焊接具有一定的功率，只有當(dāng)焊接功率達(dá)到一定的高度時，才能讓焊接得以穩(wěn)定、持續(xù)的進(jìn)行，否則焊接只能在鋁合金的表面進(jìn)行工作，使得鋁合金表面發(fā)生熔化，從而焊接不能成功的進(jìn)行。激光焊接的功率可以達(dá)到將鋁合金表面以及內(nèi)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(zhì)量。

　　2、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(yīng)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。

　　3、激光焊接的優(yōu)勢

　　提高能量密度、提高焊接質(zhì)量、增加焊接的精度和密度、焊接的效率速度高、焊接成本較低、可以在特殊條件下進(jìn)行焊接、焊接時對鋁合金其他部位影響小。

　　激光焊接在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用

　　1、在石油管道中的應(yīng)用

　　在石油管道中，應(yīng)用鋁合金管道可以增加管道的口徑、增厚石油管道的管道壁，讓管道能夠在一定時間內(nèi)運輸更多的石油。石油的運輸具有非常高的危險性，如石油發(fā)生泄漏，會造成難以估計的財產(chǎn)損失、人員傷亡以及環(huán)境的污染和地下水的污染，因此鋁合金管道在焊接時一定要特別注意，提高焊接的質(zhì)量，激光焊接在此時就可以發(fā)揮巨大作用，通過激光焊接，可以控制符合焊接的工藝，可以在不用開坡口的前提下進(jìn)行焊接的操作，焊接時一次成型，焊縫的質(zhì)量高，充分的避免了石油泄漏的風(fēng)險，提高了石油運輸?shù)陌踩浴?

　　2、在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用

　　隨著時代的高速發(fā)展和人們生活水平的日益高速化，出門乘坐汽車已經(jīng)習(xí)以為常了，并且人們對于汽車的質(zhì)量要求也越來越高，因此汽車工業(yè)也在不斷地尋找新型的材料和技術(shù)手段提高汽車的質(zhì)量，激光焊接技術(shù)在汽車工業(yè)中的到了越來越廣泛地應(yīng)用。美國最先將激光焊接鋁合金技術(shù)引入到汽車制造業(yè)當(dāng)中來，經(jīng)過一系列的實驗，激光焊接的鋁合金制造出來的汽車，將薄鋁合金激光焊接之后制造成型，不僅大大減輕了車身的重量，而且減少了制造汽車的工序，提高了制作效率，得到了廣大汽車制造業(yè)的歡迎與青睞。

　　3、在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用

　　眾所周知，航空航天工業(yè)需要高度精準(zhǔn)高度精確的材料進(jìn)行制造飛機(jī)等一系列航天器，并且對于機(jī)器本身的重量要求也是非常的嚴(yán)苛，用激光焊接的鋁合金制造飛機(jī)等機(jī)器，能夠使得機(jī)身比平時可減輕20%左右，制造成本也得到了大大降低。比如，德國共管的部件生產(chǎn)廠運用激光焊接鋁合金技術(shù)生產(chǎn)出的A350系列飛機(jī)的零件取得了巨大的成功。

　　激光焊接鋁合金技術(shù)的難點

　　1、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(qiáng)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(dǎo)熱性，因此鋁合金也具有很強(qiáng)的導(dǎo)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(dǎo)移出去，最終導(dǎo)致鋁合金的焊接失敗。因此，在激光焊接鋁合金的時候，要嚴(yán)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(dǎo)，爭取在極端的時間用極高的密度對鋁合金進(jìn)行焊接，這樣就可以避免反射性等問題的出現(xiàn)。

　　2、在激光焊接鋁合金時要做好充分的準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhì)量和焊接的效果。因此，在對鋁合金進(jìn)行焊接之前，需要對鋁合金表面進(jìn)行清潔，將表面的油污等清理掉。同時防止在焊接時發(fā)生氧化作用造成爆炸等安全威脅，也需要對金屬表面的氧化膜進(jìn)行徹底的清潔，徹底除去氧化膜。

　　鋁合金的激光焊接存在的缺陷

　　盡管激光焊接有高效率、高速度并且能夠大量降低成本，激光焊接也存在著許多的缺點，只有將這些缺陷全部弄清楚并且解決了，才能夠使得激光焊接鋁合金技術(shù)得到更加廣泛的應(yīng)用。

　　1、氣孔的缺陷

　　在上文中提出，適度的氣孔能夠保持鋁合金的內(nèi)外平衡，但是，過量的氣泡就會存在大量的缺陷，避免出現(xiàn)大量氣孔比較困難，出現(xiàn)大量氣孔時氣孔不穩(wěn)定，在鋁合金內(nèi)部亂竄，容易使得焊接部位出現(xiàn)裂縫，所以清除氣孔將是鋁合金激光焊接技術(shù)需要突破的一大重要缺陷。

　　2、熱裂紋缺陷

　　應(yīng)用激光技術(shù)時，需要提高溫度和密度以達(dá)到快速焊接的目的，這樣容易在鋁合金表面出現(xiàn)特裂紋，從而使得焊接失敗，為了應(yīng)對熱裂紋，科學(xué)家們已經(jīng)想出應(yīng)對的辦法，即在激光焊接時運用填充材料，但是這種方法容易導(dǎo)致資源的浪費和勞動力的大量耗費。采取更加簡便的辦法應(yīng)對熱裂紋也是該技術(shù)即將解決的一項重大問題。

　　鋁合金的激光焊接速度存在大量的優(yōu)點，在多種制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，也提高了機(jī)器本身的質(zhì)量和制造速度，但是激光焊接技術(shù)同樣也存在許多的缺陷，導(dǎo)致焊接的失敗，相信在科學(xué)家們的不斷努力下，該焊接技術(shù)會越來越成熟，應(yīng)用也越來越廣泛。