项目名称 铝合金的激光焊接
服务单位 现代焊接生产技术国家重点实验室激光加工基础与工程研究室
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项目简介
铝合金加涂层激光焊接
  固态铝合金对激光的初始反射率极高,且反射率很不稳定。CO2气体激光器输出激光的波长为10.6μm,铝合金对其初始反射率达93%以上;YAG固体激光器输出激光的波长为1.06μm,铝合金对其初始反射率大略为80%。
为了提高不同金属材料在激光加工时的辐照耦合效率,在金属的表面覆盖适当的涂层以提高入射激光的吸收率被证明是一种有效的方法。当金属表面覆盖上一薄层吸收涂层以后,激光能量大部分被吸收并传到基体表层,涂层自身吸热后膨胀开裂,甚至熔化、脱落。然而在基体达到很高的温度时,不再需要通过涂层热传导。显然,涂层具有的吸收特性与良好的热导率对激光作用的初期是十分重要的,可以在一定程度上增大焊接熔深,提高激光焊接的稳定性。
 
 
有涂层
 
 
无涂层
图1涂层对焊缝形貌的影响
    本研究对多种常用涂层进行了CO2激光焊接的对比试验,发现采用TiO2涂层增强激光吸收率,全熔透焊时明显增加焊缝宽度,CaF2、Ni2O3和Cr2O3涂层对焊缝成形有较明显改善。TiO2和NaCl未能改善焊缝成形。铝合金表面涂硅粉后,焊缝熔深熔宽增大,焊接过程稳定。采用CaF2涂层抗拉强度及延伸率最大,达到母材的97.5%和90.4%。SiO2涂层对接头抗拉强度及延伸率影响较大,仅达到母材的62.4%和19%。
 
 
涂层对铝合金焊接质量的影响
铝合金激光填丝焊
铝合金因其比强度高、耐腐蚀等优点而有着广阔的应用前景。但是,采用激光自熔焊焊接铝合金时,得到的焊缝容易出现下塌、气孔、硬度强度有较大幅度降低等缺陷,并且对工件装卡精度要求严格。
针对以上问题本研究采用激光填丝焊的方法来焊接铝合金,通过工艺特性、焊丝熔化行为及焊缝组织性能等几个方面对铝合金的激光填丝焊作了研究。
采用填丝技术可以有效提高焊接过程稳定性,改善焊缝成形,对间隙的适应性也有明显提高。单光束的激光填丝焊接对送丝精度的要求较高,送丝位置与送丝速度的选择对焊接质量影响较大。 
 
 
(a)激光自熔焊焊缝外观
 
 
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