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铝合金激光焊接性概述

编辑: 发表时间:2018-11-17 11:48:48浏览量:682

自1960年第一台激光焊接机诞生以来,激光焊接技术发展迅速。1965年研制出用于厚膜组件焊接的红宝石激光焊接机。1974年世界上第一台五轴激光加工机——龙门式激光焊接机在福特汽车企业建造。稍后,美国福特汽车企业研制出了激光焊接生产线。时至今日,可用于焊接的激光发生器已经由第一代的CO2气体激光器发展到YAG固体激光器,以及最新的光纤激光...

     自1960年第一台激光焊接机诞生以来,激光焊接技术发展迅速。1965年研制出用于厚膜组件焊接的红宝石激光焊接机。1974年世界上第一台五轴激光加工机——龙门式激光焊接机在福特汽车企业建造。稍后,美国福特汽车企业研制出了激光焊接生产线。时至今日,可用于焊接的激光发生器已经由第一代的CO2气体激光器发展到YAG固体激光器,以及最新的光纤激光器等种类。激光焊接的最大优点是其能量集中,形成焊接接头深宽比大、焊接变形较小。随着激光光束质量的不断改进,激光焊接现已成为一种成熟的焊接方法,广泛地应用于国民经济和国防建设的不同领域。


  铝合金密度低、耐腐蚀性能好、抗疲劳性能高,具有较高的比强度、比刚度,是飞机结构的理想材料。近年来,尽管在航空航天业中钛合金、复合材料等新材料受到广泛关注,但由于铝的资源丰富、性能优良、加工容易、成本低廉等一系列优点,加之传统铝合金新的热处理状态不断开发,以及新型铝合金(如铝锂合金)的出现,可以预见,在今后相当长一段时间内,铝合金在飞机结构中的应用仍具有不可取代的优势。因此,铝合金焊接技术就成为一个重要的技术关键。采用激光焊接技术连接铝合金航空构件,具有焊缝深宽比大、焊接热影响区小、焊接变形较小、焊接速度高等诸多优点。但是,铝合金激光焊接存在一些技术难点。


  (1)铝合金对激光束具有极高的表面初始反射率高(对CO2激光超过90%,对YAG激光接近80%),这就要求在熔池形成之前需要较大的激光功率;


  (2)由于冶金和工艺等多重因素的影响,铝合金激光焊接过程较容易产生气孔;


  (3)铝合金属于典型的共晶合金,在激光焊接快速凝固条件下更容易产生热裂纹;


  (4)激光焊接间隙适应性小,对焊件的装配精度要求较高;


  (5)铝合金线膨胀系数大,易产生焊接变形;


  (6)铝合金的导热率较大,冷却时间短,熔池冶金反应不充分,容易导致缺陷;


  (7)液态铝合金流动性良好,表面张力低,熔池稳定性差。


  尽管有上述诸多难点,但激光焊接技术仍然是目前航空航天领域铝合金焊接的最有效方法之一。随着不断地试验和研究,激光焊接逐渐展现出其良好的工艺性能及焊后力学性能。与传统的TIG焊、MIG焊相比,激光焊接具有焊接质量高、精度高、速度快等特点,是当前发展最快、研究最多的方法之一。近年来,国际上众多科研人员针对铝合金激光焊接开展了大量研究,逐步形成了较为可靠的铝合金激光焊接技术。

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