焊接工艺革命 | 激光焊接设备之铝合金焊接

2020年12月18日

铝合金由于重量轻、强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好而被广泛地应用于各种焊接结构产品中,采用铝合金代替钢板材料焊接,结构重量可减轻50%以上。电子制造展了解到目前在航空、航天、汽车、动力电池、机械制造、船舶、门窗、化学工业及生活用品等行业广泛应用。

 

先进铝合金焊接工艺

铝合金激光焊接技术是近十几年来发展起来的一项新技术,与传统焊接工艺相比,它具有功能强、可靠性高、效率高等特点。其功率密度大、热输入总量低、同等热输入量熔深大、热影响区小、焊接变形小、速度高、易于工业自动化等优点,特别对热处理铝合金有较大的应用优势。可提高加工速度并较大地降低热输入,从而可提高生产效率,改善焊接质量。在焊接高强度大厚度铝合金时,传统的焊接方法根本不可能单道焊透,而激光深熔焊时形成大深度的匙孔,发生匙孔效应,则可以得到实现。

 

激光焊接铝合金优点

■ 能量密度高、热输入低、热变形量小、熔化区和热影响区窄而熔深大;

■ 冷却速度高而得到微细焊缝组织,接头性能良好;

■ 激光焊不用电极,减少了工时和成本;

■ 被焊工件的形状不受电磁影响,不产生X射线;

■ 可对密闭透明物体内部金属材料进行焊接;

■ 激光可用光导纤维进行远距离的传输,从而使工艺适应性好,配合计算机和机械手,可实现焊接过程的自动化与精密控制。

 

铝合金激光焊接常见激光器对比

 

现在应用的激光器主要是CO2激光器、YAG 激光器、光纤激光器。CO2激光器功率大,对于要求大功率的厚板焊接比较适合,但铝合金表面对CO2激光束的吸收率比较小,在焊接过程中造成大量的能量损失。

 

YAG激光器一般功率比较小,铝合金表面对YAG激光束的吸收率相对CO2激光较大,可用光导纤维传导,适应性强、工艺安排简单等,但YAG输出功率和光电转化功率低。

 

光纤激光器具有体积小、运行成本低、使用寿命长,稳定性好,光束质量高等优点。同时,光纤激光器发出的光是1070nm的波长,吸收率更高,光电转化率是YAG激光器的10倍,焊接速度比YAG和CO2激光器快。

 

焊接工艺革命

 

电子制造展了解到铝合金焊接,高功率激光焊接设备是趋势。

 

激光焊接作为一种高能密度的焊接工艺,焊接铝合金可以有效防止传统焊接工艺产生的缺陷,强度系数提高很大。低功率激光焊接设备,对铝合金厚板焊接困难,同时铝合金表面对激光束的吸收率很低,以及要达到深熔焊时存在阈值问题,所以工艺上有一定难度。

 

铝合金激光焊接机较为引人关注的特点是其高效率,而要充分发挥这种高效率就要把它运用到大厚度深熔焊接中,使用激光器进行大厚度深熔焊接将是未来发展的必然趋势。大厚度深熔焊更加突出了小孔现象及其对焊缝气孔的影响,因此小孔形成机理及其控制变得更加重要,它必将成为未来焊接工艺的一场革命。