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铝合金激光焊接结构的应用研究

自20世纪90年代，随着科学技术的发展，大功率高亮度激光器的出现，激光焊技术集成化、智能化、柔性化、多样化发展日趋成熟，国内外更加关注激光焊在各领域铝合金结构中的应用。目前，我国一些汽车制造厂家已经在部分新车型中采用激光焊接技术，随着铝合金厚板激光焊接技术的发展，激光焊接未来将应用于装甲车结构。

铝合金激光焊接缺陷控制技术

在大功率激光的作用下，铝合金激光深熔焊缝的主要缺陷是气孔、表面塌陷和咬边，其中表面塌陷、咬边缺陷可以通过激光填丝焊接或激光电弧复合焊接改善；而焊缝气孔缺陷控制则比较困难。

现有的研究结果表明：铝合金激光深熔焊接存在两类特征气孔，一类为冶金气孔，同电弧熔化焊一样，由于焊接过程材料污染或空气***所导致的氢气孔；另一类为工艺气孔，是由于激光深熔焊接过程所固有的小孔不稳定波动所致。

在激光深熔焊过程中，小孔因液体金属粘滞作用往往滞后于光束移动，台州铝合金焊接，其直径和深度受等离子体/金属蒸汽的影响产生波动，随着光束的移动和熔池金属的流动，未熔透深熔焊接因熔池金属流动闭合在小孔出现气泡，全熔透深熔焊接则在小孔中部细腰处出现气泡。气泡随液体金属流动而迁移、翻滚，或逸出熔池表面，或被推回到小孔，当气泡被熔池凝固、被金属前沿俘获，即成为焊缝气孔。

铝合金激光焊接的特点

与常规熔化焊相比，铝合金激光焊接加热集中、焊缝深宽比大、焊接结构变形小，但是也存在一些不足，归纳起来有：

（1）激光聚焦光斑直径细小导致工件焊接装配精度要求高，通常装配间隙、错边量需小于0.1mm或板厚的10％，增大了具有复杂三维焊缝焊接结构的实施难度；

（2）由于室温条件下铝合金对激光的反射率高达90%，因而铝合金激光深熔焊接要求激光器具有较高的功率。铝合金薄板激光焊接研究表明：铝合金激光深熔焊接取决于激光功率密度和线能量双阈值，激光功率密度和线能量共同制约着焊接过程的熔池行为，并终体现到焊缝的成形特征上，对于全熔透焊缝的工艺优化可通过焊缝成形特征参量背宽比进行评价；

（3）铝合金熔点低，液体金属流动性好，在大功率激光作用下产生强烈的金属汽化，在焊接过程中伴随小孔效应所形成的金属蒸汽/ 光致等离子体云影响铝合金对激光能量的吸收，导致深熔焊接过程不稳定，焊缝易于产生气孔、表面塌陷、咬边等缺陷；

（4）激光焊接加热冷却速度快，焊缝硬度比电弧的高，铝合金焊接厂家，但由于铝合金激光焊接存在合金元素烧损，铝合金焊接公司，影响合金强化作用，铝合金焊缝仍然存在软化问题，从而降低铝合金焊接接头的强度。因此铝合金激光焊接的主要问题是控制焊缝缺陷和提高焊接接头性能。