铝合金复合激光焊接
激光焊接铝合金的难点及采取的工艺措施
激光焊接铝合金的难点及采取的工艺措施随着科技的发展，激光焊接技术在各个领域得到了广泛的应用，尤其是在金属材料的加工过程中。
激光焊接铝合金这一领域却面临着诸多挑战。
本文将从铝合金的特点、激光焊接的难点以及采取的工艺措施等方面进行详细的探讨。
一、铝合金的特点铝合金是一种具有优良性能的金属材料，它具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点。
这些特点使得铝合金在航空、航天、汽车等领域具有广泛的应用前景。
铝合金的这些优点也给激光焊接带来了一定的难度。
铝合金的熔点较低，容易产生氧化膜，影响焊接质量。
铝合金的热导率较高，导致热量容易散失，需要采用较高的功率进行焊接。
铝合金的成分复杂，不同种类的铝合金之间存在化学成分差异，这也给激光焊接带来了一定的挑战。
二、激光焊接铝合金的难点1. 氧化膜的影响铝合金在加热过程中容易产生氧化膜，这层氧化膜不仅会影响焊缝的质量，还会导致气孔的产生。
因此，在激光焊接铝合金时，需要采取一定的措施去除氧化膜。
常用的方法有机械磨削、化学清洗和电化学清理等。
2. 热量散失问题铝合金的高热导率导致热量容易散失，这就需要在激光焊接过程中采用较高的功率进行加热。
过高的功率会导致焊缝过深，产生裂纹。
因此，在激光焊接铝合金时，需要寻找合适的功率平衡点。
3. 成分差异问题铝合金的成分复杂，不同种类的铝合金之间存在化学成分差异。
这就要求在激光焊接过程中，需要根据不同的铝合金种类选择合适的焊接参数和工艺措施。
还需要对铝合金的微观结构进行分析，以便更好地控制焊缝的形成和性能。
三、采取的工艺措施针对上述难点，本文提出以下几点工艺措施：1. 采用预处理方法去除氧化膜在激光焊接前，可以采用机械磨削、化学清洗和电化学清理等方法去除铝合金表面的氧化膜。
这样可以有效地减少氧化膜对焊缝质量的影响。
2. 调整激光功率平衡热量散失问题在激光焊接过程中，可以通过调整激光功率来平衡热量散失问题。
一般来说，随着激光功率的增加，焊缝深度也会增加。
铝合金激光焊接标准
铝合金激光焊接标准一、概述本标准规定了铝合金激光焊接的基本要求、工艺参数、质量检验和安全操作等方面的内容。
本标准适用于铝合金激光焊接的生产和应用。
二、基本要求1.铝合金激光焊接应采用高精度、高稳定性的激光焊接设备，确保焊接过程的稳定性和焊缝质量的可靠性。
2.铝合金激光焊接材料应符合相关标准要求，并经过严格的质量控制。
3.铝合金激光焊接工艺应经过充分的试验验证，确保工艺参数的合理性和可行性。
4.铝合金激光焊接操作人员应经过专业的培训和考核，具备相应的技能和知识。
三、工艺参数1.激光功率：根据焊接材料厚度、焊接速度等因素确定合适的激光功率。
2.焊接速度：根据激光功率、材料厚度等因素确定合适的焊接速度。
3.焦点位置：根据材料厚度、激光功率等因素确定合适的焦点位置。
4.保护气体：采用高纯度的氩气或其他保护气体，以防止氧化和污染。
5.冷却方式：采用水冷或风冷等方式对激光焊接头进行冷却，以延长其使用寿命和提高焊接稳定性。
四、质量检验1.外观检查：检查焊缝表面是否平整、光滑，有无气孔、裂纹等缺陷。
2.气密性检验：采用压力试验等方法对焊缝进行气密性检验，以确保其密封性能符合要求。
3.无损检测：采用X射线、超声波等方法对焊缝进行无损检测，以发现内部缺陷。
4.力学性能检验：对焊接试样进行拉伸、冲击等力学性能检验，以确保其满足使用要求。
五、安全操作1.激光焊接设备应设置专门的防护装置和安全警示标志，确保操作人员安全。
2.操作人员应穿戴防护服、防护眼镜等安全防护用品，防止激光伤害和高温烫伤。
3.在操作过程中，应注意观察周围环境，避免人员和物品受到损伤。
4.在焊接过程中，应注意防止飞溅物和有害气体的污染和危害。
5.在使用激光焊接设备时，应注意遵守相关安全规定和操作规程，确保设备运行安全可靠。
六、其他要求1.在铝合金激光焊接过程中，应注意控制变形和残余应力，以避免影响焊缝质量和工件精度。
2.在焊后处理时，应根据工件的材料类型和结构特点等因素选择合适的处理方法，如热处理、矫直等，以确保工件的质量和使用性能。
激光-MIG复合焊接技术
02
激光-MIG复合焊接技术 优势
高效率
01
激光-MIG复合焊接技术通过结合 激光的高能量密度和MIG焊接的 填充特性，实现了快速、高效的 焊接过程。
02
与传统的焊接方法相比，激光MIG复合焊接技术能够显著减少 焊接时间和成本，提高生产效率 。
高质量
激光-MIG复合焊接技术能够获得具 有优异力学性能和美观外观的焊接接 头，如高强度、高致密性和低变形等 。
05
激光-MIG复合焊接技术 未来发展展望
技术创新
激光与MIG焊接工艺的优化
通过改进激光与MIG焊接的工艺参数，提高焊接质量和效率，降低生产成本。
新型激光器与MIG焊机的研发
研发更高功率、更稳定、更可靠的激光器和MIG焊机，以满足更广泛的应用需求。
智能化与自动化焊接系统的研发
利用先进的传感器、控制系统和人工智能技术，实现焊接过程的智能化和自动化，提高焊 接质量和效率。
1 2 3
激光与电弧的相互作用机制
激光与电弧在复合焊接过程中如何相互影响，提 高焊接效率和质量，是亟待解决的关键问题。
焊接过程的稳定性
激光和电弧的协同作用导致焊接过程变得更加复 杂，如何保持焊接过程的稳定性和一致性是一个 挑战。
高效能量传输与控制
如何实现激光和电弧的高效能量传输与控制，以 获得更好的焊接效果，是另一个需要克服的技术 瓶颈。
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市场前景
市场需求增长
随着制造业的发展和技术的进步， 激光-MIG复合焊接技术的应用领 域不断扩大，市场需求也将持续 增长。
技术竞争加剧
随着激光-MIG复合焊接技术的不 断发展和应用拓展，技术竞争将 更加激烈，企业需要不断提高技 术水平和创新能力，以保持竞争 优势。
激光-电阻复合焊接铝合金T型接头工艺及性能
ｏ ｔ ｚｄｔ ｏｔｉ ｇｏ ｏｍ ｔ ｎｏ ｅ ｅｌ ａｄｈｇ －ｕｌｙ ｗ ｌｉ ｉ ． ｅｅ ｐｒ ｅ ｔ ｅｕｔ ｐｉ ｅ ｂ ｎ ｏ ｄｆｒ ａｉ ｆｗ ｌ ｓａｌ ｎ ｉｈｑ ａ ｔ ｅ ｎ ｊ ｎ Ｔ ｘｅ ｍ ｎ ｌｒｓｌ ｉ ｍ ｏ ａ ｏ ｄ Ｔ ｉ ｄ ｇ ｏ ｔ ｈ ｉ ａ ｓ
接过 程 中的主要 焊接 工 艺参数 ： 滚轮 电极 形状 、 电流大 小和 激光功 率对 焊缝 成形及接 头性 能 的影响进 行分析 ， 并优 化 工艺参数 以获得 良好 的焊缝成 形和优质 焊接接 头 。试验 结果表 明 ： 用弧形端 面滚轮 采 电极 ， 合适 的 电流和激 光功 率参 数条件 下 ， 光一 阻复合 焊 接 Ｔ型接 头 不仅 可 以降低接 头搭 接 面 在 激 电
第３ ９卷 第 １期 ＶＯ１ ． ＮＯ． ３９ １源自红 外 与 激 光 工 程
Ｉ ｆａ ｅ ｎ ｓ ｒＥ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｎ ｒ ｒ ｄ ａ ｄ Ｌａ ｅ ｎ ｉ ｅ ｒ ｎ
２ １ 年 ２月 ００
Ｆ ｂ．０１ ｅ ２ ０
激光一 电阻 复合 焊接 铝 合金 Ｔ型接 头 工 艺及 性 能
张 新 戈 ， 俐 群 ， 彦 宾 ， 新 建 ， 正 龙 李 陈 郭 雷
（ 尔滨 工业大 学 现代 焊接 生产技 术 国 家重 点 实验 室 ，黑龙 江 哈 尔滨 １０ ０ ） 哈 ５０ １
摘 要 ：采 用 激 光一电 阻 复 合 焊 接 方 法 进 行 铝 合 金 Ｔ 型 接 头焊 接 工 艺 试 验 ，对 激 光 一电 阻 复 合 焊
ｉｆｕ ｎ ｅ ｏ ｍ ａｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｐａａ ｔｒ ｏ ｗｅｄｎ ｃ ａａ ｔｒｓｉｓ ａ ｄ ｍ ｅ ｈ ｎｃ ｌ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｗｅ ｅ ｎ ｅｃｓ ｆ ｌ ｉ ｒ ｃ ｓ ｒ ｍｅｅ ｓ ｎ ｌ ｉｇ ｈ ｃｅｉｔ ｎ ｒ ｃ ｃ ａ ｉａ ｒ ｐ ｒｉ ｅ ｒ
铝合金激光焊缺陷标准
铝合金激光焊缺陷标准
铝合金激光焊缺陷主要分为以下几种：
1. 气孔：由于焊接过程中铝合金材料表面吸收了大量气体，导
致气泡在焊缝内形成的缺陷。
2. 烧孔：高温下铝合金材料表面烧化，形成的孔洞缺陷。
3. 裂纹：焊接过程中铝合金材料异向性大，易发生热应力，进而导致
表面及内部出现了裂纹缺陷。
4. 喷溅：激光焊接时出现的飞溅粒子可能会附着在焊缝表面或焊枪上。
5. 缺边：因为焊接能量不够或焊缝位置不当，导致焊接区域没有完全
融合，出现缺口或者残留。
以上缺陷可以对铝合金激光焊接的制造标准进行严格检测和控制。
例如，裂纹检测可以采用X射线或超声波检测方法；气孔和缺边可以
通过外观质量标准和焊接缺陷表进行评估。
在铝合金激光焊接过程中，必须严格遵守相关的制造标准，以保障焊缝品质和使用安全。
铝合金激光焊接技术
一、概述铝合金具有高比强度、高比模量和高疲劳强度，以及良好的断裂韧性和较低的裂纹扩展率，同时还具有优良的成形工艺性和良好的抗腐蚀性。
因此，被广泛应用于各种焊接结构和产品中。
传统的铝合金焊接一般采用TIG焊或MIG焊工艺，但所面临的主要问题是焊接过程中较大的热输入使铝合金板变形较大，焊接速度慢，生产效率低。
由于焊接变形大，随后的矫正工作往往浪费大量的时间，增加了制造成本，影响了生产效率和制造质量。
而激光焊接具有功率密度高、焊接热输入低、焊接热影响区小和焊接变形小等特点，使其在铝合金焊接领域受到格外的重视。
铝合金激光焊接的主要难点在于：（1）铝合金对激光束的高初始反射率及其本身的高导热性，使铝合金在未熔化前对激光的吸收率很低，“小孔”的诱导比较困难。
（2）铝的电离能低，焊接过程中光致等离子体易于过热和扩展，使得焊接稳定性差。
（3）铝合金激光焊接过程中容易产生气孔和热裂纹。
（4）焊接过程中合金元素的烧损，使铝合金焊接接头的力学性能下降。
二、铝合金激光焊接的问题及对策1．铝合金对激光的吸收率问题材料对激光的吸收率由下式决定：ε=0.365{ρ[1+β(T－20)] /λ}1/2式中ρ——铝合金20℃的直流电阻率，Ω.m；β——电阻温度系数，℃-1；T——温度，℃；λ——激光束的波长，m。
对于铝合金来说，吸收率是温度的函数。
在铝合金表面熔化、汽化前，由于铝合金对激光的高反射，吸收率将随温度的升高缓慢增加，一旦铝合金表面熔化、汽化，对激光的吸收率就会迅速增大。
为提高铝合金对激光的吸收，可以采用以下方法：（1）采取适当的表面预处理工艺表1所示为铝在原始表面(铣、车加工后) 、电解抛光、喷砂(300目砂子)及阳极氧化(氧化层厚度μm 级) 4种表面状况下对入射光束能量的吸收情况。
由此可见，阳极氧化和喷砂处理可以显著提高铝对激光束的能量吸收。
另外，砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀、石墨涂层及空气炉中氧化等铝表面预处理措施对激光束的吸收是有效的。
铝合金激光焊接工艺研究精选全文
可编辑修改精选全文完整版
铝合金激光焊接工艺研究
近些年来，随着激光焊接技术的发展和完善，铝合金激光焊接技
术成为焊接工艺领域的重要研究方向，其中形成的焊接结构性能优异，成为替代焊接方法的重要方式。
手艺性高技能强是激光焊接技术的重要特点，它不仅可以实现
对看不见位置的多次准确焊接，而且可以对大型装备和变形件进行焊接，并能达到良好的焊接效果。
此外，它也具有即使是极薄材料也能
充分实现焊接的特点，从而避免了低透子焊法在复杂构造中的难点。
铝合金激光焊接具有快速高效的特点，可取得均匀的热输入，能
够控制焊接温度，进而改善了焊接的性能，降低焊接金属的吸收力，
同时增大了拉伸强度和延伸率。
紧凑的焊接结构可以有效地避免焊接
问题带来的焊缝中的气裂，避免焊疤的形成，并且由于激光焊接的关
节质量良好，具有极强的耐磨性、耐腐蚀性和绝缘性。
因此，铝合金激光焊接成为当今极具应用前景的焊接技术，未来
将带给我们更加丰富的应用和更多的发展前景。
铝合金激光焊接的问题如何解决
激光在现今的机械加工行业中应用十分广泛，再加上由于激光技术具有焊接热输入低，焊接受热区域影响小和不易变形等特点，因而在铝合金焊接领域受到格外的重视。
但是从另一方面来说，激光加工由于铝合金的加工特点，在对铝合金激光焊接加工时，会存在一些焊接难点。
那么对于从事焊接加工的操作者来说，如何解决这些难题呢？铝合金激光焊接问题一：铝合金对激光吸收率低这个问题主要是由于铝合金材料的问题，由于铝合金对激光束的高初始反射率及其本身的高导热性，使铝合金在未熔化前对激光的吸收率很低。
对于这个问题，解决方法主要有以下几个方面：1、对铝合金材料进行表面预处理工艺。
例如生产中常用的砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀等预处理措施。
增加材料对激光的吸收率。
2、让光斑尺寸减小，使激光功率密度增加。
3、改变焊接结构，使激光束在间隙中形成多次反射，便于铝合金进行激光焊接加工。
铝合金激光焊接问题二：易产生气孔和热裂纹铝合金激光焊接过程中会轻易产生气孔和热裂纹的情况，对于这个问题，解决方法主要有以下几个方面：1、在焊接过程中调整激光功率波形，可以减少气孔不稳定塌陷，改变激光束照射的角度以及在焊接中施加磁场作用，也可以让焊接时产生的气孔得到有效控制。
2、在使用YAG激光器时，可以通过调整脉冲波形，控制热输入，以减少结晶裂纹。
铝合金激光焊接问题三：焊接接头力学性能下降焊接过程中合金元素的烧损，使铝合金焊接接头的力学性能下降。
对于这个问题，解决方法主要有以下几个方面：由于铝合金焊接产生的气孔不稳定，导致焊接接头的力学性能。
铝合金主要包括Zn、Mg 、Al三种元素。
在焊接时，铝的沸点均高于其他两种元素的沸点。
所以在铝合金元素焊接时可以加入一些低沸点合金元素，有利于小孔的形成，焊接的牢固性。
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219 MPa 288 MPa 282 MPa porosity
4
Al 5xxx series: properties
• Al-Mg alloys • Non-precipitation hardenable • Strength increase by cold deformation only • Important influence of Mg on strength • Very good corrosion resistance (but ICC/SCC possible) • Good weldable • Typical applications of 5xxx series:
➢ 5754-O sheets
Al Mg3
(4 mm)
• Nuclear, chemical and food industry, load floors, pressure vessels…
➢ 5182-H111 sheets
Al Mg4,5Mn0,4 (1,5omotive industry
Hybrid laser welding of 5xxx series aluminium alloys (2)
Overview
• Project ALUWELD • Aluminium alloys (5xxx series) • Experimental results • Further research projects • Conclusions
➢ Consumable:
• 4043 (Al Si5)
lower strength
• 5183 (Al Mg4,5Mn)
➢ Shielding gas:
• pure Ar • «Astec »(70% Ar – 30% He)
no improvement (porosity)
7
HLW experimental results: 5083 (2)
• Supplied by industrial project members:
➢ 5083-H111 sheets
Al Mg4,5Mn0,7 (5-8 mm)
• Cryogenic applications, structural applications, piping and tubing…
for the industrial project members
• FSW: 2024-T3, 5754-O, 5182-H111, 5083-H111, 6056-T4, 6061-T6, 7475, AC-46000
• HLW: 5083-H111, 5754-O, 5182-H111, 6056-T4, 6061-T6, 6082-T6, AC-46000
➢ Welded structures, storage tanks, structural sheet…
• 5xxx Al-alloys within the project: 5083, 5754 and 5182
5083
5754
5182
5
5xxx Al-legeringen within the project
2
Project ALUWELD
• Innovative welding of high strength aluminium alloys with the Friction Stir Welding (FSW) en Hybrid Laser Welding (HLW) techniques
• 50% of fundings by IWT-Vlaanderen (IWT 30909) • Duration: 2004-2005 • Both welding processes have in common:
• Depending on the chemical composition:
➢1xxx: Al with different degrees of purity (> 99%) ➢2xxx: Al-Cu(Mg) ➢3xxx: Al-Mn ➢4xxx: Al-Si ➢5xxx: Al-Mg ➢6xxx: Al-MgSi ➢7xxx: Al-ZnMg(Cu) ➢8xxx: «specialty alloys »(e.g. Al-Sn)
➢ low loss in strength ➢ low deformation ➢ fully automatic
• Aims:
➢ Building up base knowledge about both FSW and HLW ➢ Demonstrating the capabilities of FSW and HLW on relevant aluminium alloys
5083-H111
5754-O
5182-H111
6
HLW experimental results: 5083 (1)
• Optimization process
➢ Laser-MIG distance (0 – 4 mm)
➢ Welding speed (0,4 – 2,4 m/min)
➢ Laser power
➢ Modelling ➢ Comparison with «traditional »welding processes
3
Aluminium alloys: subdivision
• Aluminium wrought alloys (rolled products/extrusions): «series »based on chemical composition
• Radiography + tensile testing:
269 MPa no porosity
283 MPa 277 MPa few porosity
Laser-MIG: 2 mm 1,5 m/min
Laser-MIG: 1 mm 1,5 m/min
267 MPa porosity
Laser-MIG: 2 mm 2 m/min