鋁合金具有高比強(qiáng)度、高疲勞強(qiáng)度以及良好的斷裂韌性和較低的裂紋擴(kuò)展率，同時(shí)還具有優(yōu)良的成形工藝性和良好的抗腐蝕性，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已被大量應(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)激光焊接機(jī)技術(shù)的發(fā)展又拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域。

激光焊接機(jī)是以激光作為高能密度光源，具有加熱快和瞬時(shí)凝固的特點(diǎn)，深寬比高達(dá)到12比1但是由于鋁合金具有高的反射率和良好的導(dǎo)熱性以及等離子體的屏蔽作用，焊接時(shí)不可避免地出現(xiàn)一些缺陷問(wèn)題，其中主要的兩個(gè)缺陷是氣孔和熱裂紋。由于鋁合金對(duì)激光的反射很強(qiáng)，鋁合金激光焊接首先遇到的問(wèn)題就是如何有效地提高材料對(duì)激光的吸收。基于鋁合金自身的一些特點(diǎn)，也使得激光焊接機(jī)工藝更加復(fù)雜，亟待改進(jìn)和完善。

氣孔問(wèn)題

鋁合金種類不同，產(chǎn)生的氣孔類型也不同。一般認(rèn)為，鋁合金在焊接過(guò)程中產(chǎn)生以下幾類氣孔。

① 氫氣孔。鋁合金在高溫下表面易形成氧化膜，氧化膜容易吸附環(huán)境中的水分。激光加熱時(shí)，水分分解產(chǎn)生氫，而氫在液態(tài)鋁中的溶解度約為其在固態(tài)鋁中溶解度的20倍。在合金瞬時(shí)凝固過(guò)程中，由液態(tài)鋁向固態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)，氫的溶解度急劇降低，液態(tài)鋁中多余的氫如果不能順利上浮溢出就會(huì)形成氫氣孔。這類氣孔一般形狀規(guī)則，尺寸大于樹枝晶尺寸，在其內(nèi)表面可見(jiàn)有樹枝晶結(jié)晶凝固花樣。

② 保護(hù)氣體產(chǎn)生的氣孔。在高能激光焊接鋁合金的過(guò)程中，由于熔池底部小孔前沿金屬的強(qiáng)烈蒸發(fā)，使保護(hù)氣體被卷入熔池形成氣泡，當(dāng)氣泡來(lái)不及逸出而殘留在固態(tài)鋁合金中即成為氣孔。

裂紋問(wèn)題

鋁合金屬于典型的共晶合金，在激光焊接機(jī)快速凝固下更容易產(chǎn)生熱裂紋，焊縫金屬結(jié)晶時(shí)在柱狀晶邊界形成AL-Si或Mg-Si等低熔點(diǎn)共晶是導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生的原因。為減少熱裂紋，可以采用填絲或預(yù)置合金粉未等方法進(jìn)行激光焊接。通過(guò)調(diào)整激光波形，控制熱輸入也可以減少結(jié)晶裂紋。

即使激光焊接機(jī)焊接鋁合金有難點(diǎn)，但焊接過(guò)程中能克服，還是好處多多。通過(guò)自主研發(fā)生產(chǎn)的激光焊接機(jī)具有焊接效率高、熱影響區(qū)小、焊縫美觀牢固等優(yōu)勢(shì)，是焊接鋁合金材料的理想機(jī)型。