铝合金工业型材MIG激光焊接工艺评定
铝合金激光焊接技术
铝合金激光焊接技术铝合金激光焊接技术IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】一、铝合金激光焊接的发展铝合金密度低，但强度比较高，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。
不过，铝合金本身的特性使得其相关的焊接技术面临着一些亟待解决的问题：表面难溶的氧化膜、接头软化、易产生气孔、容易热变形以及热导率过大等。
以往的生产实践中，铝合金的焊接常用钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊。
虽然这两种焊接方式能量密度较大，焊接铝合金时能获得良好的接头，但仍然存在熔透能力差、焊接变形大、生产效率低等缺点。
用这些传统的、应用于黑色金属的焊接方法焊接铝合金，并不能达到工业上高效、无缺陷、性能佳的要求，于是人们开始寻求新的焊接方法，20世纪中后期激光技术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，就采用激光焊接技术取代原有的铆接工艺，使机身的重量减轻18 %左右，制造成本降低了近25 %。
德国奥迪公司A2和A8全铝结构轿车也获益于铝合金激光焊接技术的开发和应用。
这些成功的事例大大促使对激光焊接铝合金的研究，激光技术已经成为了未来铝合金焊接技术的主要发展方向，因为具有其独特的优点：(1) 能量密度高，热输入量小，焊接变形小，能得到窄的熔化区和热影响区以及熔深大的焊缝。
(2) 冷却速度快，焊缝组织微细，故焊接接头性能良好。
(3)焊接能量可精确控制，可靠性高，针对不同的要求有较高的适应性。
(4)可进行微型焊接或实现远距离传输，不需要真空装置，利于大批量自动化生产。
二、铝合金的难点及解决措施1.铝合金表面的高反射性和高导热性这一特点可以用铝合金的微观结构来解释。
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仍然存在许多技术难题。
本文将从以下几个方面探讨激光焊接铝合金的难点及采取的工艺措施。
一、铝合金材料的特性铝合金具有轻质、高强度、耐腐蚀等优良性能，因此在航空、航天、汽车等领域得到了广泛应用。
铝合金的热导率较低，热量传导速度较慢，这给激光焊接带来了一定的困难。
铝合金中含有大量的铝和硅元素，这些元素容易与氧原子发生化学反应，形成氧化膜，影响焊缝的质量。
二、激光焊接工艺参数的选择1. 功率密度功率密度是激光焊接过程中最重要的参数之一。
过高的功率密度会导致焊缝过深，产生裂纹；而过低的功率密度则会导致焊缝熔合不完全，产生气孔。
因此，选择合适的功率密度对于保证焊缝质量至关重要。
一般来说，铝合金的激光焊接功率密度应控制在3-5kW/cm2之间。
2. 频率和波长激光器的频率和波长对激光焊接的效果也有重要影响。
一般来说，波长越短，能量越高，焊缝熔合效果越好。
不同的铝合金材料对波长的适应性不同，需要根据实际情况进行选择。
频率的选择也会影响到焊缝的形成过程，一般建议控制在10-20kHz之间。
3. 焊接速度焊接速度是指激光束在单位时间内通过的距离，它直接影响到焊缝的形成过程。
过快的焊接速度会导致焊缝过深，产生裂纹；而过慢的焊接速度则会导致焊缝熔合不完全，产生气孔。
因此，选择合适的焊接速度对于保证焊缝质量至关重要。
一般来说，铝合金的激光焊接速度应控制在1-3m/s之间。
三、工艺措施针对上述难点，我们可以采取以下几种工艺措施：1. 预处理为了去除铝合金表面的氧化膜，可以在焊接前进行酸洗或碱洗等预处理方法。
这样可以有效地提高焊缝的质量，减少气孔等缺陷的产生。
2. 优化激光参数根据铝合金的特性和实际需求，合理调整激光功率密度、频率和波长等参数，以获得最佳的焊接效果。
还可以采用多波长焊接、双光束焊接等方法，进一步提高焊缝的质量。
铝合金MIG脉冲焊
铝及铝合金脉冲熔化极气保焊（MIGP焊）的工艺特点唐山松下产业机器有限公司（063020）王玉松才旭铝及铝合金具有良好的耐蚀性,较高的比强度, 易加工成形和无磁性、无低温转变、导电性及导热性好等众多优点，在航空、航天、汽车、机车、机械制造、船舶及化学工业中大量应用。
铝比钢的比热大两倍，导热性能约大三倍，即升高同样的温度需要的热量较多，而散失热量较快。
铝工件表面极易氧化，生成难熔的Al2O3薄膜，在焊缝中容易产生夹杂物和气孔等缺陷，从而破坏金属的连续性和均匀性，降低机械性能和耐蚀性。
传统的铝及铝合金焊接方法是交流钨极氩弧焊（AC-TIG），其焊缝成形好，焊接质量高。
但是焊接效率低，无法实现自动化焊接。
用脉冲熔化极氩弧焊（MIGP）替代TIG焊接铝及铝合金，实现了半自动化和自动化焊接，效率提高3倍以上，且焊缝熔深大，强度高，但是外观成形不如TIG美观。
1 脉冲熔化极氩弧焊（MIGP）的工艺特点脉冲电流熔化极气体保护焊是在一定平均电流下，焊接电源输出的电流以一定的频率和幅值变化来控制熔滴有节奏的过渡到熔池；基值电流维持电弧的稳定燃烧，并预热母材和焊丝；稳定地实现一个脉冲过渡一个熔滴的理想状态，达到射流（或射滴）过渡（如图1）。
图1 脉冲MIG焊的波形图及熔滴过渡示意图图2 中频脉冲焊接1.0mm薄铝板的焊缝成形平均电流值比临界电流值低，热输入量小；焊接电流的调节范围宽，调节平均焊接电流即调节送丝速度，既可用于薄板δ≥1.0mm焊接（如图2），又可用于厚板的焊接，特别是采用较粗焊丝焊接薄板，送丝速度仍很稳定，可有效地控制热输入量。
由于电源输出特性为直流反接，阴极雾化能力强，有效地清除Al2O3薄膜。
脉冲电弧同时具有较强的熔池搅拌作用，可以改变熔池冶金性能，有利于消除气孔，未熔合等焊接缺陷。
2 脉冲熔化极氩弧焊（MIGP）的两种电弧模式2.1 中频脉冲模式中频脉冲模式为常用的焊接铝及铝合金的脉冲电弧模式（如图3）图3 中频脉冲波形图图4 低频脉冲（双脉冲）焊缝外观图一般选择“硬性”脉冲电弧，脉冲频率高，电弧的集中性强，焊接波形强化控制。
铝合金MIG焊接工艺研究及应用论文
试论铝合金MIG焊接工艺研究及应用【摘要】文章对铝合金mig焊接工艺进行了研究【关键词】铝合金；mig序言高强铝合金具有很高的室温强度及良好的高温和超低温性能，广泛应用于航空、航天及其它运载工具的结构材料，如：运载火箭的液体燃料箱、超音速飞机和汽车的结构件以及轻型战车的装甲等。
目前常用于铝合金连接的主要焊接方法有：交流钨极氩弧焊(tig)和直流反极性熔化极气体保护焊(mig)。
tig焊由于采用交流电，钨极烧损严重，限制了所使用的焊接电流，而且此法熔深能力弱，因此只适用于薄件铝合金的焊接。
mig焊包括连续电流焊接和脉冲电流焊接。
mig焊时，焊丝做为阳极，可采用比tig焊更大的焊接电流，电弧功率大，焊接效率高，故特别适合于中厚板铝合金的焊接。
实验研究发现，在铝合金mig焊时，脉冲电流焊接优于连续电流焊接，它提高了铝合金焊缝金属的强度、塑性和疲劳寿命。
为进一步提高电弧的稳定性、改善焊缝成形和增加熔深以及厚板铝合金的高效焊接，近几年国外发展了单丝复合脉冲mig焊和双丝tandem mig焊方法，本文针对30mm厚的7a52中厚板高强铝合金，进行了单丝单脉冲、复合脉冲和双丝tandem mig焊工艺的研究,并应用于生产中。
1 tandem双丝焊和单丝复合脉冲mig焊原理tandem双丝焊是将两根焊丝按一定角度放在一个特别设计的焊枪里，两根焊丝分别由各自独立的电源供电。
除送丝速度可以不同外，其它参数，如：焊丝的材质、直径、是否加脉冲等都可彼此独立设定，从而保证了电弧工作在最佳状态。
与其它双丝焊技术相比，由于两根焊丝的电弧是在同一熔池中燃烧，提高了总的焊接电流，因此提高了熔敷效率和焊接速度。
同时由于两根焊丝交替送进同一熔池，对熔池具有搅拌作用，而降低了气孔敏感性，改善了焊缝质量。
1.1 同频率同相位的(适合焊接钢)1.2 同频率相位差180度(适合焊接铝)1.3 不同频率相位任意(适合焊接钢)单丝复合脉冲焊接工艺是采用一个低频的协调脉冲对另一个高频脉冲的峰值和时间进行调制，使脉冲的强度在强、弱之间低频周期性切换，得到周期性变化的强弱脉冲群。
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许多难题。
本文将从理论和实践两个方面，详细分析激光焊接铝合金的难点，并提出相应的工艺措施。
一、理论分析1.1 铝合金的特性铝合金是一种具有优良性能的金属材料，其主要成分是铝、铜、镁、锰等元素。
铝合金具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点，因此在航空、汽车、建筑等领域得到了广泛应用。
铝合金的这些优良性能也给激光焊接带来了一定的挑战。
铝合金的高反射率使得激光束在焊接过程中容易发生散射，从而影响焊缝的质量。
铝合金的低熔点使得其在高温下容易吸收大量热量，导致焊缝产生气孔和裂纹。
铝合金的热导率较高，使得焊接过程中产生的热量迅速传播，不利于焊缝的形成和固化。
1.2 激光焊接原理激光焊接是一种利用高能激光束对金属材料进行加热、熔化和凝固的一种焊接方法。
激光束的能量通过光束的形式传递给工件，使焊缝处的材料瞬间熔化并形成液态金属。
随后，随着焊缝处的压力释放，液态金属冷却凝固，形成焊缝。
二、实践分析2.1 激光功率的选择在激光焊接铝合金时，激光功率的选择是非常重要的。
功率过低会导致焊缝质量差、强度不高；功率过高则会导致焊缝产生过多的气孔和裂纹。
因此，需要根据铝合金的种类、厚度和焊接位置等因素，合理选择激光功率。
2.2 保护气体的选用为了防止铝合金在激光焊接过程中产生气孔和裂纹，需要在焊接过程中使用保护气体。
常用的保护气体有氩气、氮气等。
氩气的纯度要求较高，可以有效防止气孔的形成；氮气的成本较低，但可能会导致焊缝的氧化。
因此，在实际应用中需要根据具体情况选择合适的保护气体。
2.3 焊接速度的控制焊接速度对激光焊接铝合金的效果也有很大的影响。
过快的焊接速度会导致焊缝产生裂纹；过慢的焊接速度则会影响焊缝的质量和生产效率。
因此，需要根据铝合金的厚度和焊接位置等因素，合理控制焊接速度。
镁铝合金激光焊接面积和焊接强度及焊接顺序标准
镁铝合金激光焊接面积和焊接强度及焊接顺序标准镁铝合金激光焊接面积和焊接强度及焊接顺序标准的综述一、镁铝合金激光焊接的背景和意义镁铝合金是一种重要的结构材料，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能，在航空航天、汽车制造和电子工业等领域有着广泛的应用。
激光焊接作为一种高效、精密的焊接工艺，对于镁铝合金的焊接具有重要意义。
而对于镁铝合金激光焊接面积、焊接强度和焊接顺序的标准化要求，则是保证焊接质量和性能的重要保障。
二、镁铝合金激光焊接面积的影响因素及标准1. 材料选择和预处理2. 激光功率和焦距3. 焊接速度和角度4. 激光束直径和聚焦性能5. 焊缝形状和尺寸针对以上因素，国际上已经建立了一系列的标准，如ISO 9606-1等，以指导和规范镁铝合金激光焊接面积的控制。
三、镁铝合金激光焊接强度的评定和测试1. 金相显微镜观察和分析2. 压痕测试和断裂表面分析3. 抗拉强度和屈服强度测试4. 冲击韧性测试和断裂韧度评定针对以上测试方法和评定标准，国际上也已经建立了一系列的标准，如ISO 15614-1等，以确保镁铝合金激光焊接的强度和可靠性。
四、镁铝合金激光焊接顺序的规范和建议1. 预热和焊接温度的控制2. 间隙和偏差的调整3. 填充材料的选择和应用4. 焊接顺序和焊接层数的设计在镁铝合金激光焊接的实际应用中，合理的焊接顺序和程序设计是保证焊接质量和效率的重要因素。
五、镁铝合金激光焊接的前景和展望镁铝合金激光焊接作为一种高效、精密的焊接工艺，将在航空航天、汽车制造和电子工业等领域有着广阔的应用前景。
随着技术的不断进步和标准的不断完善，镁铝合金激光焊接的质量和可靠性将得到进一步提升。
六、个人观点和总结镁铝合金激光焊接面积和焊接强度及焊接顺序标准的制定，对于推动镁铝合金激光焊接技术的发展和应用具有重要意义。
我认为，未来在镁铝合金激光焊接标准化的过程中，需注重实际应用和工程实践的需求，注重国际合作和交流，以更好地促进镁铝合金激光焊接技术的推广和应用。
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大家好，今天我们来聊聊激光焊接铝合金的这个话题。
咱们得明白，激光焊接可不是一件简单的事情，它可是高科技的产物哦！那么，激光焊接铝合金到底有哪些难点呢？又该如何采取相应的工艺措施呢？别着急，我们一一来分析。
1.1 铝合金的特点我们得了解一下铝合金的特点。
铝合金是由铝、铜、镁、锰等金属组成的合金，具有质轻、耐腐蚀、导热性能好等特点。
但是，铝合金的熔点较低，氧化膜容易形成，这就给激光焊接带来了一定的难度。
1.2 激光焊接的难点那么，激光焊接铝合金到底有哪些难点呢？我们可以从以下几个方面来分析：(1)铝合金的熔点低：铝合金的熔点虽然不高，但在激光焊接过程中，如果不能使金属达到熔化状态，那么就无法进行有效的焊接。
(2)氧化膜的存在：铝合金表面容易形成氧化膜，这会影响激光的传导，使得焊接效果不佳。
(3)激光束的能量密度：激光束的能量密度对焊接效果有很大影响。
如果能量密度不够，可能导致焊接不牢固；反之，如果能量密度过高，可能会导致焊缝过深或产生裂纹。
2.1 解决铝合金熔点低的难点为了解决铝合金熔点低的难点，我们可以采取以下几种工艺措施：(1)预热：在进行激光焊接之前，对铝合金进行预热处理，可以提高金属的温度，使其达到熔点状态。
(2)调节激光功率：根据铝合金的种类和厚度，合理调整激光功率，以确保焊缝的形成和焊点的牢固。
(3)选择合适的焊接参数：根据实际情况，选择合适的焊接参数，如焊接速度、焦距等，以保证焊缝的质量。
2.2 解决氧化膜存在的难点为了解决氧化膜存在的难点，我们可以采取以下几种工艺措施：(1)清理氧化膜：在进行激光焊接之前，对铝合金表面进行清理，去除氧化膜，以保证激光的传导。
(2)使用保护气体：在激光焊接过程中，使用保护气体可以有效防止氧化膜的形成和扩散。
(3)控制焊接速度：适当控制焊接速度，可以避免氧化膜在熔化过程中被烧伤。
2.3 解决激光束能量密度的难点为了解决激光束能量密度的难点，我们可以采取以下几种工艺措施：(1)调整激光功率：根据铝合金的种类和厚度，合理调整激光功率，以保证焊缝的形成和焊点的牢固。
铝合金激光焊接技术
铝合金激光焊接技术第一篇：铝合金激光焊接技术一、铝合金激光焊接的发展铝合金密度低，但强度比较高，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。
不过，铝合金本身的特性使得其相关的焊接技术面临着一些亟待解决的问题：表面难溶的氧化膜、接头软化、易产生气孔、容易热变形以及热导率过大等。
以往的生产实践中，铝合金的焊接常用钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊。
虽然这两种焊接方式能量密度较大，焊接铝合金时能获得良好的接头，但仍然存在熔透能力差、焊接变形大、生产效率低等缺点。
用这些传统的、应用于黑色金属的焊接方法焊接铝合金，并不能达到工业上高效、无缺陷、性能佳的要求，于是人们开始寻求新的焊接方法，20世纪中后期激光技术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，就采用激光焊接技术取代原有的铆接工艺，使机身的重量减轻18 %左右，制造成本降低了近25 %。
德国奥迪公司A2和A8全铝结构轿车也获益于铝合金激光焊接技术的开发和应用。
这些成功的事例大大促使对激光焊接铝合金的研究，激光技术已经成为了未来铝合金焊接技术的主要发展方向，因为激光焊接具有其独特的优点：(1)能量密度高，热输入量小，焊接变形小，能得到窄的熔化区和热影响区以及熔深大的焊缝。
(2)冷却速度快，焊缝组织微细，故焊接接头性能良好。
(3)焊接能量可精确控制，可靠性高，针对不同的要求有较高的适应性。
(4)可进行微型焊接或实现远距离传输，不需要真空装置，利于大批量自动化生产。
二、激光焊接铝合金的难点及解决措施1.铝合金表面的高反射性和高导热性这一特点可以用铝合金的微观结构来解释。
由于铝合金中存在密度很大的自由电子，自由电子受到激光（强烈的电磁波）强迫震动而产生次级电磁波，造成强烈的反射波和较弱的透射波，因而铝合金表面对激光具有较高的反射率和很小吸收率。
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说到激光焊接，那可是现代制造业里的明星技术。
它就像魔术师一样，把铝合金这个“金属小仙女”焊接得天衣无缝，让它们在各种复杂结构中自由舞动。
不过，这技术虽然好，但也不是随便谁都能干的。
下面就来聊聊激光焊接铝合金的那些事儿，以及我们是怎么应对这些挑战的。
首先说说它的难点。
铝合金这种材料，虽然轻如鸿毛，但焊接起来却不是那么容易。
铝合金导热快，热输入量小，这就给焊接带来了不小的挑战。
铝合金的熔点低，一不小心就会“蒸发”，变成气体跑了。
再加上铝合金的塑性变形能力很强，一不小心就变形了。
这些难题，让激光焊接铝合金变得有点“头疼”。
面对这些难题，我们可是没少想办法。
比如说，我们可以通过调整激光功率、扫描速度和保护气流量等参数，来找到最适合铝合金的焊接参数。
这样，就能让铝合金在焊接过程中保持稳定，避免因为温度过高或过低而出现的问题。
我们可以采用双道焊接法，先用一道小电流的焊枪进行预热和填充，然后再用大电流的焊枪进行正式焊接，这样就能保证铝合金的稳定性和焊缝的质量。
除了这些，我们还可以利用一些特殊的工艺措施来应对铝合金焊接的难题。
比如说，我们可以采用多脉冲焊接法，通过多次脉冲的叠加和重叠，来提高焊接效率和质量。
或者，我们可以采用预置过渡层的方法，通过在铝合金表面预先铺设一层过渡层材料，来降低铝合金与母材之间的热应力和热应变。
激光焊接铝合金虽然有难度，但只要我们用心去研究，去尝试，总能找到解决问题的办法。
就像我们在做实验一样，有时候会遇到失败，但只要不放弃，总有一天会成功的。
所以，大家不要怕困难，要勇敢地去尝试和探索，相信你们一定能够像激光焊接铝合金一样，克服一切困难，取得最后的胜利！。
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大家好，今天咱们聊聊那个让工程师们头疼不已，却又不得不提的热门话题——激光焊接铝合金。
别急，先让我来给你们描绘一下这个“高科技”操作的大致画面。
想象一下，你面前摆着一块铝合金板，旁边是一个闪闪发光的激光头，它就像一位魔法师，用一束束光线在金属上舞动，一眨眼的功夫，就完成了焊接。
没错，这就是激光焊接的魅力所在。
咱们得说说激光焊接的好处。
它速度快，精度高，而且热影响区小，能大大减少材料变形和应力集中的问题。
这就好比是把两块完美的拼图完美地拼接在一起，既美观又稳固。
不过，虽然听起来很美好，但实际操作起来可不是那么简单哦！接下来，咱们聊聊激光焊接铝合金时遇到的那些“拦路虎”。
第一大难题就是热量控制问题。
激光焊接时产生的热量如果处理不当，很容易造成铝合金变形或熔化，甚至引发火灾。
所以，如何精确控制焊接过程中的温度，就成了一个技术活。
第二大难题嘛，就是焊接速度。
太快的话，容易产生气孔；太慢的话，又会影响生产效率。
这就需要我们根据不同的铝合金材料特性，调整合适的焊接参数。
这就像是炒菜一样，火候掌握得恰到好处，才能炒出一盘美味佳肴。
第三大难题嘛，就是焊缝质量。
有时候，焊接出来的焊缝可能不够平整，或者有气孔、裂纹等缺陷。
这可就麻烦了，不仅会影响产品的外观和性能，还可能导致后续的加工和装配出现问题。
为了解决这些问题，我们采取了一系列的工艺措施。
比如，我们通过改进激光头的设计，减小了热影响区的面积，从而减少了材料变形的可能性。
我们还优化了焊接参数，提高了焊接速度和焊缝质量。
当然啦，这些措施都需要我们在实际操作中不断尝试和调整，才能找到最适合的方法。
总的来说，激光焊接铝合金虽然有很多优点，但也面临着不少挑战。
但是，只要我们勇于探索、不断创新，相信一定能找到最适合自己的解决方案。
就像那句老话一样：“世上无难事，只怕有心人。
”只要我们肯努力，没有什么是不可能的！。
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- 1 - 二、项目综述 2018年3月，秦皇岛国际旅游港和自由贸易港一期工程开工，项目涵盖邮轮、游艇帆船及游船码头改造项目。其中秦皇岛港西港区工作船码头，主要施工内容为新建58座浮码头泊位，浮码头共由3条主浮桥、29条支浮桥组成，浮码头采用浮箱-铝合金结构骨架-面板的设计形式，其中铝合金结构骨架采用焊接工艺制作。新建浮码头面积约1400m2,需用铝合金约28t,焊接作业工程量巨大,同时焊接质量好坏是决定浮码头工程安全使用功能的重要因素。 由于焊接工程量巨大，焊接母材较为特殊，同时浮码头环境条件特殊，承受海浪冲击力较大，项目部将焊接作业作为质量控制重点。经公司技术部门研究决定采用MIG激光焊接工艺，自行组织焊接工艺评定，保证焊接质量，同时确保浮码头整体骨架满足安全使用功能。 浮码头布置情况见下图： - 2 - - 3 -
三、项目详细内容 （包括立项背景、技术方案、应用情况、实施效果等） 一、立项背景 焊接技术虽然是机电工程中最常用的技术之一，但是随着科技的发展各种新型材料层出不穷，同时针对不同工程作业环境、使用环境均不相同，所以针对特定材料特定作业环境和使用环境有必要进行焊接工艺评定，根据评定结果编制焊接作业指导书，指导焊接作业和焊后热处理。 MIG激光焊接是一种以惰性气体作为引弧介质，并保护金属容滴、焊接熔池和焊接区高温金属的熔化焊接方法。该工艺成本低、操作灵活，是世界上应用最广泛的焊接方法之一。MIG电弧燃烧稳定、容滴向熔池过度平稳，焊缝成形均匀、美观。目前，国外铝合金的焊接90%以上采用MIG方法。 铝合金激光焊接常见缺陷： 1.气孔。气孔是铝合金激光焊接中出现最多和最主要的一类缺陷，尺度从几百微米到几毫米不等。气孔不仅削弱焊缝的有效工作断面，同时也引起应力集中，降低焊接接头的动载强度和疲劳强度。 2.热裂纹。热裂纹形成于熔池金属凝固过程中，是铝合金激光焊接较为常见的缺陷类型之一。其产生的原因主要与其自身的特性和焊接工艺有关。 3.咬边与焊穿。铝合金的电离能较低，焊接过程中光致等离子体易于过热和扩展，造成焊接过程不稳定。此外液态铝合金流动性好、表面张力小常需要较大的保护气流和激光输出功率，焊 - 4 -
接过程稳定性变差，从而导致出现咬边和焊穿等缺陷。 4.夹渣。夹渣的产生主要源于焊件和焊丝表面的氧化物以及铝合金材料国产化过程中的工艺不稳定。 - 5 - 二、焊接工艺评定总体方案 焊接工艺评定是指为验证拟定的焊接工艺正确性而进行的实验过程及结果评价,同时验证施焊单位作业能力。 1.铝合金材料 根据设计要求浮桥主材选用6061-6T 铝合金结构，相较于钢结构铝合金结构具有重量轻，减少材料和能源消耗，同时确保结构强度刚度。6061-6T型铝合金材料含AI-MG-SI元素，合金强度会随加热温度的提高和溶质原子的充分固溶而提高,延伸率也会因时效强化而发生显著变化。若时效温度过高，时效时间过长，将会使铝合金的强度大幅降低。总体来说该合金有较好的耐腐蚀性和焊接性能。 - 6 - 2.激光焊接设备 激光器的特性参数较多,如光束参数积、发散角和聚光斑尺寸等，其中激光束参数乘积（BPP）决定了激光加工的质量范围 BPP=λ/πκk=λM2/π 式中：λ为激光的波长；k为光束传播系数（0.1-1.0）；M为光束衍射极限倍数（1-10）。 一般来说，激光束的聚焦参数越小，聚焦斑点就越小，光束能量密度越大，用于铝合金深熔焊接加工的功率阈值也会降低。此外，材料与激光的相互作用决定了焊接质量。为此为提高铝合金激光焊接的效率和质量，一方面可采用大功率激光热源，另一 - 7 -
方面可采用合适的表面处理工艺，以及选择合适的接头细节。 目前用于铝合金焊接的激光器有气体激光器、固体激光器、半导体激光器以及光纤激光器。气体CO2激光器是目前种类最多、波长分布区域最宽和应用最为广泛的一类激光器，为提高激光器的输出功率和工作效率，还加入一定含量的N2、CO、H2等辅助气体。下图为本次焊接选用的德国Rofin公司的扩散冷却式CO2激光器，该激光器具有结构紧凑、光束质量高、气体消耗小、维护成本低等优点。
3.激光焊接方法 铝及铝合金的熔化极惰性气体保护焊，也称MIG焊，是GMAW气体保护焊的一种，这种焊接方法是利用连续送丝与工件之间燃 - 8 -
烧的电弧作热源，由焊炬喷出的气体来保护电弧进行焊接。目前国内针对厚板铝合金的焊接普遍采用MIG这种焊接方法。 激光-MIG复合焊接能焊接的板厚度更大、工程适应性更高。MIG电弧的加入有助于提高焊接时的间隙搭桥能力，同时降低了单激光对坡口的制备和装备精度要求；填充材料通过复合熔池加入，可以改善焊缝微观组织，提高焊缝的综合力学性能。 4.试样准备及焊接参数 6061-6T铝合金试板尺寸为250*125*4mm3、250*125*6mm3、250*125*8mm3、250*125*10mm3,焊接填充材料采用φ1.6mm的国产ER5356焊丝，各尺寸试板分别按如下参数进行试焊。主要焊接参数及成形性见下表：
编号 激光功率 /kW 焊接参数 焊接速度 /（m/min） 正面焊缝及成形性 脉冲 功率=A*V
1# 3.0 单脉冲 130*20 0.83 连续，鱼鳞明显 2# 2.5 单脉冲 130*20 0.83 连续，鱼鳞明显 3# 2.2 单脉冲 130*20 0.83 连续，鱼鳞明显 4# 2.0 单脉冲 170*20 0.83 连续，鱼鳞明显 5# 2.0 单脉冲 160*20 0.64 成形不连续 6# 1.8 单脉冲 180*20 0.83 成形连续 7# 1.8 单脉冲 160*20 0.64 连续，鱼鳞明显 8# 2.0 单脉冲 110*20 0.64 成形连续 9# 1.5 单脉冲 180*20 0.64 成形不连续 10# 1.3 单脉冲 210*20 0.64 成形连续 - 9 -
5.焊缝成形及力学性能检测 （1）气孔 根据试样焊接结果，随着激光功率增大，气孔数量和尺寸都有增大趋势。这是由于激光功率越大，焊缝熔深越大，熔池金属中的气体更不容易溢出，最后造成气孔数量增多。 （2）拉伸强度 6061-T铝合金母材拉伸强度为293.5MPa。经实验测定各试样接头拉伸强度平均值可达到母材强度60%以上。 （3）抗弯性能 抗弯实验中将接头弯曲角度设置为180°，圆弧变形过度良好。 （4）冲击韧性 冲击位置在焊缝处的冲击功分别为7J、6.8J、6.1J，冲击位置在母材侧的冲击功分别为12J、13J、11.2J。分析可见接头在焊缝位置处的冲击功比母材处低，接头的冲击韧性比母材低。 根据工艺评定结果及相关规范编制完成焊接工艺评定报告为确定焊接工艺规程提供技术性数据。 6、焊接作业指导书 根据焊接工艺评定结果及焊接工艺评定报告编制完成《6061-6T铝合金材料MIG激光焊接作业指导书》指导本次浮码头铝合金骨架焊接作业。焊接作业指导书主要技术参数如下： - 10 -
焊丝直径 保护气体 气体流量 L/min 焊丝伸长度(mm) 焊接电流 (A) 电弧电压（V） 焊接速度 （m/min） 1.6mm Ar+20%CO2 15-20 10-15 160-210 20 640-830 不同的焊接电流所适用的母材厚度和焊接位置 焊接电流 （A） 120-130 180-200 240-300
焊接位置 立焊 橫焊 平焊 板厚（mm） 2-5 6-8 ≥10 - 11 -
四、主要技术创新点 激光焊接是21世纪高性能长寿命铝合金结构的先进制造技术之一。与传统的弧焊技术相比，在装备精度、焊接效率、工艺柔性等多个方面具有无可比拟的优越性。本次激光焊接方案在焊接速度、保护气体上均是一次全新的尝试，增加焊接线能量提高焊接速度以提高作业效率，采用氩气和二氧化碳混合保护气体以提高更好的焊接保护。经过焊接工艺评定形成以上“焊接作业指导书”指导焊接，焊接外观质量优良，经实验检测满足相关规范要求可广泛用于铝合金焊接作业，指导生产。 - 12 -
五、项目获得知识产权授权及发表论文情况 （包括发明专利、实用新型专利、计算机软件著作权、科技论文等） 暂无 - 13 - 六、项目应用情况、经济效益和社会效益 1、推广应用情况（概述） 一、应用情况 1.按评定后的焊接工艺指导施焊，电弧燃烧稳定，有效控制气泡和裂纹产生，焊缝成形均匀美观； 2.经无损检测及力学性能试验，该工艺焊缝质量稳定，并体现出优良的拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性； 3.MIG激光焊接热输入和焊接变形小，能够实现大速度自动化焊接，生产效率获得了大幅提高。 4.形成的《6061-6T铝合金材料MIG激光焊接作业指导书》为该型号铝合金MIG焊接提供指导性文件，可用于该型号铝合金激光焊接作业指导，在行业具有参考意义。 二、实施效果 本次秦皇岛港国际旅游港一期工程-游艇临时浮码头建设工程浮码头铝合金结构焊接作业，全部采用本次焊接工艺评定形成的“焊接作业指导书”施焊，成品结构焊缝饱满美观，经无损检测及力学实验焊缝内部结构及力学性能优良。 另外在八月中旬本期浮码头全部安装完成后， 秦皇岛受百年不遇的台风影响,连续约一周暴雨大风，本期工程在承受数日远超设计要求的风浪影响后，仍能保证主体结构完好无损，这也充分检验了浮码头主体结构的安全可靠，间接检验了骨架结构的焊接质量。 成品结构见下图：