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  • 铝合金激光焊接的发展前景-钱海娱乐App下载

    发布时间: 2020-12-21 00:17首页:主页 > 军事 > 阅读()
    本文摘要:1.铝合金焊接技术铝合金具有高比强度、低疲劳强度、良好的断裂韧性和低裂纹扩展亲和力,还具有优异的成形工艺和良好的耐腐蚀性,已广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造、造船和化工等行业。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展,焊接技术的发展拓展了铝合金的应用领域。 但由于铝合金本身的特性,其所涉及的焊接技术面临着一些亟待解决的问题,如表面难熔水解膜、连接件软化、不易产生气孔、易热变形、导热系数过大等。传统铝合金焊接一般采用TIG焊或MIG焊工艺。

    气孔

    1.铝合金焊接技术铝合金具有高比强度、低疲劳强度、良好的断裂韧性和低裂纹扩展亲和力,还具有优异的成形工艺和良好的耐腐蚀性,已广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造、造船和化工等行业。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展,焊接技术的发展拓展了铝合金的应用领域。

    但由于铝合金本身的特性,其所涉及的焊接技术面临着一些亟待解决的问题,如表面难熔水解膜、连接件软化、不易产生气孔、易热变形、导热系数过大等。传统铝合金焊接一般采用TIG焊或MIG焊工艺。虽然这两种焊接方法能量密度较低,在焊接铝合金时可以获得较好的接头,但仍然没有熔透能力差、焊接变形大、生产效率低等缺点。因此,人们开始寻求新的焊接方法,激光技术在20世纪中后期逐渐开始应用于工业。

    欧洲空中客车公司生产的A340飞机机身采用激光焊接技术,取代了原来的焊接工艺,机身重量减轻约18%,生产成本降低近25%。德国奥迪A2和A8全铝车也受益于铝合金激光焊接技术的研发和应用。

    这些成功案例极大地推动了铝合金激光焊接的研究,激光技术已经成为未来铝合金焊接技术的主要发展方向。激光焊接具有功率密度低、焊接热输出低、焊接热影响区小、焊接变形小等优点,在铝合金焊接领域备受推崇。2.铝合金激光焊接存在的问题及对策铝合金表面的高反射率和低热导率特性可以用铝合金的显微组织来解释。由于铝合金中没有高密度的自由电子,自由电子被激光(讨厌的电磁波)强迫振动产生二次电磁波,导致讨厌的反射波和强烈的入射波,因此铝合金表面对激光的反射率较高,吸收率较小。

    同时,自由电子的布朗运动被激发,略微出现,所以铝合金也具有较高的热导率。鉴于铝合金对激光的高反射率,国内外还没有进行大量的研究。试验结果表明,必要的表面预处理如喷砂、砂纸打磨、表面化学蚀刻、表面电镀、石墨涂覆、空气炉水解等。

    可以减少光束光,有效减少铝合金对光束能量的吸收。另外,从焊接结构设计方面考虑,在铝合金表面手工制孔,集光器形式的连接器,V型坡口进入或拼焊(拼焊间隙等于手工制孔)可以减少铝合金对激光的吸收,获得较小的熔深。

    此外,焊接间隙的合理设计可以减少激光能量在铝合金表面的吸收。影响铝合金激光焊接的最重要因素是,在铝合金激光焊接过程中,小孔的频繁出现可以大大提高材料的激光吸收率,焊接可以获得更好的能量,而铝合金中的铝元素和Mg、Zn、Li等沸点较低,不易冷却,蒸气压较大,有利于小孔的形成,但等离子体的加热对等离子体起到屏蔽和吸收能量的作用。激光对母材的能量输出增加,使等离子体本身“短路”,但阻止气孔保持往复运动,使其更容易产生气孔等焊接缺陷,从而影响焊接成形和连接器的机械性能。

    气孔

    因此,气孔的诱导和稳定成为保证激光焊接质量的关键。由于铝合金的高反射率和低热导率,为了诱导气孔的形成,激光必须具有较高的能量密度。因为能量密度阈值基本上由其合金成分控制 这是因为N2和Al之间可以再次发生放热反应,分解后的Al-N-O三元化合物提高了激光吸收率。

    气孔问题铝合金的种类不同,产生的气孔类型也不同。一般指出铝合金在焊接过程中会产生以下几种气孔。1)氢孔。

    铝合金在氢气环境中熔化后,氢含量可超过0.69 ml/100 g,但凝固后,其平衡状态下的溶氢量最多只有0.036ml/100g,两者相差近20倍。所以在由液态向固态转变的过程中,液态铝中多余的氢必须分两个县。

    如果两县的氢不能成功逸出,就不会被挤成气泡,作为气孔残留在固态铝合金中。2)保持气体产生的气孔。在高能激光焊接铝合金的过程中,由于熔池底部小孔前缘金属的反感冷却,维修气体被后续熔池形成气泡。

    当气泡立即逸出并留在固体铝合金中时,它们就变成了孔。3)孔隙塌陷造成的孔隙。在激光焊接过程中,当表面张力小于蒸汽压时,小孔不会保持稳定而塌陷,金属会立即填满形成孔。

    铝合金激光焊接中增加或防止气孔损失的实用措施也很多,如调整激光功率波形、增加不稳定塌孔、改变光束聚焦高度和弯曲太阳光、焊接过程中产生电磁场、在真空中展开焊接等。近年来,经常出现填充丝或预置合金粉、填充热源和双焦点增加气孔产生的技术,效果良好。裂纹问题铝合金属于典型的共晶合金,在激光焊接中,慢速冷凝下更容易产生热裂纹。产生裂纹的原因是焊缝金属结晶时在柱状晶的边界形成了AL-Si或Mg-Si等熔点较低的共晶。

    为了增加热裂纹,可以通过填丝或预置合金粉进行激光焊接。晶体裂纹也可以通过调节激光波形和控制热输出来增加。三、铝合金激光焊接的发展前景引起人们关注的铝合金激光焊接的特点是效率高。

    要充分发挥这种高效率,就是将其应用于大厚度浅熔焊。因此,研究并将其应用于大功率激光器的大厚度浅熔焊将是未来的必然趋势。

    在厚浅熔焊中,小孔现象及其对焊缝气孔的影响更加明显,因此小孔的产生机理和控制也更加突出,最终将成为业界共同关注和研究的热点问题。提高激光焊接过程的稳定性、焊缝成形和焊接质量是人们一直追求的目标。因此,激光电弧填充工艺、填充焊丝激光焊接、预设粉末激光焊接、双焦点技术和光束整形等新技术不会进一步发展。


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