佳工机电网 在线工博会 注册 登录 手机版 English | 关于我们 联系我们
关键字  
  选择展区 >>
您的位置: 首页 > 机床与金属加工设备展区 > 焊接设备/切割机展厅 > 产品库 > 激光焊接设备 > 技术论文 > 正文 产品库 会展 人才 帮助 | 注册 登录  
焊接设备/切割机
 按行业筛选
 按产品筛选
查看本类全部文章

e展厅 产品库 最新动态 技术文章 企业目录 资料下载 视频/样本 反馈/论坛
  技术应用 | 基础知识 | 外刊文摘 | 业内专家 | 文章点评 投稿 发表科技文章 
武汉华工激光工程有限责任公司 (编号 1310) http://www.hglaser.com http://mall.hglaser.com
公司介绍 | 产品与服务 | 新闻 | 技术文章 | 联系方式
铝合金激光焊质量保障措施
作者:法利莱
欢迎访问e展厅
展厅
9
焊接设备/切割机展厅
交流电焊机, 直流电焊机, 气体保护焊机, 埋弧焊机, 高频焊接机, ...
摘要:文章简要说明铝合金的应用特性及焊接特性,从焊接准备,加焊缝保护气,采用双光斑激光焊,激光填丝焊或激光-MIG复合焊,工艺参数调节等方面说明铝合金激光焊的质量保障方法,工业生产中还可以借助现有的高端激光头来稳定焊接质量。
关键词:铝合金;焊接;激光焊;双光斑;复合焊

1、铝合金应用特性

铝合金因材质轻,耐腐蚀,低温性能和机械综合性能好而广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业等众多领域。随着近年国家对节能经济的追求,铝合金的需要又上了一个台阶。目前,汽车行业中适用铝合金主要有Al-Mg (5000 系列 )、Al-Mg-Si(6000 系列)及Al-Mg-Zn(7000系列) 三大系列,汽车外壳多用耐蚀可焊的5000 系合金,而梁柱等强度要求较高的部位则用 6000 系或 7000 系合金。研究表明,采用铝合金材料适当减轻汽车的重量可以把油耗降低37%;悬挂装置的负荷降低18%;振动强度降低5%。在各大汽车厂加大对铝合金加工研发与制造投入的同时,铝合金的焊接又成为一个不得不解决好的基础问题。

2、铝合金的焊接特性

目前,主要采用TIG焊、MIG焊等常规方法来焊接铝合金。采用常规方法焊接,热输入量大导致焊缝宽大且熔深较浅,铝合金导热快,冶金时高温溶解大量的氢来不及溢出产生氢气孔(溶入熔池中的氢析出形成的气孔,称为冶金气孔;未完全熔化的氧化膜中的水分因受热分解析出氢形成的气孔,称为氧化膜气孔);由于冶金速度快焊缝金属晶粒粗大,焊接接头软化可使强度减少达到40%;铝合金熔点低而导热快,熔融金属流动性差而使焊缝成型不美观;受热面积大,加工材料容易变形而影响加工尺寸精度。铝合金常规焊接质量难以保障,且焊接速度难以满足批量生产要求。

newmaker.com
图1 铝合金焊接时氧化膜气孔(左)和冶金气孔(右)

随着激光加工应用普及化水平的提升,采用激光焊接铝合金,热输入量小且热源集中,特别是光纤激光器问世后,激光焊接铝合金的能量密度更加集中,激光波长更短,高反射得到改善。通过激光填丝,激光-MIG复合焊,双光斑激光焊等工艺,可明显改善铝合金焊接的成型效果,且焊接质量得到改善。

newmaker.com
图2 铝合金焊接时对应焊材的选择参考表

无论是何种焊接方法,铝合金焊接前准备工作是必不可少的,对铝合金的焊接质量影响很大。焊接前对铝合金件表面进行无水酒精或丙酮擦试,以清除表面所吸附的水或油等杂质。为防止工件在空气中被氧化,需要对工件进行机械打磨或化学处理并烘干,以尽快完成焊接。为了加快铝合金焊接时的熔池流动性,可以在铝合金工件焊接背面加垫铜板以改善焊缝成型。焊接时,采用Ar气保护,隔绝空气,能减小气孔的产生。

3、激光焊铝合金优化质量具体措施

铝合金激光焊接开始时,存在高反射现象,严重影响材料对激光能量的吸收,而波长越短,材料对光的吸收就越好,因此,光纤激光比CO2激光对铝合金的吸收要好。光纤激光的光束模式也会比CO2激光好,能量密度更加集中。一旦材料开始吸收光能,对液态金属对光的反射率就明显下降。

采用双光斑激光焊,能够明显改善气孔率,主要是因为采用双光束进行焊接时,两束光形成一个相对较大的匙孔,提高了匙孔的稳定性,有利于气体的逸出;相比于串行双光束,采用并行双光束焊接时,熔池内部温度梯度更小,降低了液态金属凝固速度,延长气泡的逸出时间,有利于减小气孔倾向;并行双光束激光焊也能提高送丝的稳定性,对稳定焊接质量有利。

newmaker.com
图3 双光斑激光获得的原理图(左)及能量密度分布图(右)

newmaker.com
图4 并行双光束激光焊模型

newmaker.com
图5 串行双光束激光焊模型

采用激光填丝焊,相比铝合金激光自熔焊,能够得到更好的成型。激光填丝焊能够兼容激光焊的高能量密度和填丝焊的高桥接能力,对于有一定间隙的焊缝,能够保证良好的成型效果。而且通过不同的填充材料的选择,可以对母材进行不同的化学冶金,起到一定合金元素补充且强化的功效。

采用激光复合焊,通过激光与电弧的复合,能够有效消除激光焊形成的等离子体的影响。通过光丝间距、吹气、焊枪角度等参数的调节,能够获得美观的焊缝,而且对于厚板无需开坡口或只需开小坡口就可以形成良好的焊缝。

newmaker.com
单激光焊激光-MIG复合焊
图6 单激光焊与激光-MIG复合焊模型比较

采用功能强大的激光头,能够稳定焊接质量。随着激光加工的深入开发,功能越来越强大的激光头得到快速的应用。目前由Scansonic和HighYAG所研制的激光头,能够在一定范围内上下左右浮动而不改变光斑大小,也不影响光丝配合,非常利于大批量的生产应用,能改善材料因加工而产生的少量尺寸偏差而引起的焊接缺陷。

newmaker.com
图7 HighYAG生产的PDT-B激光头()和Scansonic生产的ALO3激光头(右)

采用合适的焊接工艺参数,能够保证焊接质量。图8为6061铝合金激光填丝焊接的激光功率和焊接速度的优化参数范围关系图。从该图中可以看到,激光功率和焊接速度的优化匹配参数曲线呈直线式上升,斜率基本保持不变。每一个给定的激光功率值,在优化参数曲线上都有一个优化的焊接速度与之对应,且焊接速度可在一定范围内变化仍能获得成形质量好的焊缝,此区域属于焊接稳定区。在某一功率值时,当焊接速度过大,热输入变小,铝合金板材不能焊透,此时焊接速度过大则向上超过稳定区范围,属于未熔透区;当焊接速度过小,热输入过大,熔池下塌严重,此时属于熔池坍塌区。要获得稳定的焊缝成型,需要匹配合适的焊接工艺参数。

newmaker.com
图8 6061铝合金的激光功率和焊接速度的优化参数关系图

(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2015-11-12)
武汉华工激光工程有限责任公司联系方式:
网址: http://www.hglaser.com http://mall.hglaser.com 电话:86-27-87180452
地址: 中国·湖北·武汉东湖高新技术开发区华中科技大学科技园华工科技激光产业园 邮编430223 传真:86-27-87180210
查看更多激光焊接设备相关文章: more
·汽车激光焊接常见缺陷及解决方案 newmaker (2016-6-17)
·激光加工与机器人应用 newmaker (2015-9-14)
·法利莱工程师答汽车行业中激光焊应用 华工激光法利莱 (2015-9-8)
·用您想要的方式来焊接 newmaker (2015-8-14)
·激光步进线焊机在汽车制造中的应用 newmaker (2015-8-13)
·用电磁提高大功率激光焊接质量 newmaker (2015-8-12)
·精密激光加工技术 - 汽车制造中的高端应用 newmaker (2015-7-17)
·铝合金激光焊接技术的应用与发展 北京航空制造工程研究所 陈俐 巩水利 (2015-4-8)
·高速大功率的激光焊接 Don Begneaud, Rene De Moura (2015-3-1)
·法利莱:科技之光点亮智慧生活--交通工具篇 newmaker (2015-2-28)
查看更多焊接设备/切割机相关文章: more
·铝合金激光焊质量保障措施 法利莱 (2015-11-12)
·激光加工与机器人应用 newmaker (2015-9-14)
·法利莱工程师答汽车行业中激光焊应用 华工激光法利莱 (2015-9-8)
·精密激光加工技术 - 汽车制造中的高端应用 newmaker (2015-7-17)
·激光切割与等离子切割工艺大比拼 newmaker (2015-3-30)
·法利莱:激光切割机在航空发动机上的应用 newmaker (2015-3-30)
·汽车仪表板激光弱化(半切割)设备设计方案 newmaker (2015-3-16)
·法利莱:科技之光点亮智慧生活--自行车篇 newmaker (2015-3-16)
·法利莱:科技之光点亮智慧生活--交通工具篇 newmaker (2015-2-28)
·激光扫描焊技术在汽车制造中的应用 newmaker (2015-2-3)
查看相关文章目录:
·机床与金属加工设备展区 > 焊接设备/切割机展厅 > 激光焊接设备 > 焊接设备/切割机文章
·佳工激光网展区 > 激光焊接机展厅 > 激光焊接机文章
文章点评 查看全部点评 投稿 进入贴吧


对 焊接设备/切割机 有何见解?请到 焊接设备/切割机论坛 畅所欲言吧!


网站简介 | 高级会员服务 | 广告服务 | 机电展会 | 服务条款 | English | Showsbee | 会员登录  
© 1999-2018 newmaker.com. 佳工机电网·嘉工科技