1、鋁合金激光焊接的研究鋁合金激光焊接的研究介紹介紹北京工業(yè)大學(xué)北京工業(yè)大學(xué) 楊勇維楊勇維20152015年年6 6月月3 3日日鋁合金激光焊基礎(chǔ)鋁合金激光焊基礎(chǔ)1案例：案例：6061鋁合金激光焊接鋁合金激光焊接2鋁合金激光焊的研究進(jìn)展鋁合金激光焊的研究進(jìn)展3一、一、鋁合金激光焊基礎(chǔ)鋁合金激光焊基礎(chǔ)原理：利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。 按焊接熔池形成的機(jī)理區(qū)分，激光焊接有兩種基本模式： 1.熱導(dǎo)焊 2.深熔焊一、一、鋁合金激光焊基礎(chǔ)鋁合金激光焊基礎(chǔ)1.熱導(dǎo)焊 1）所用激光功率密度較低（105106Wcm2） 2）工件吸收激光后，僅達(dá)到表面熔化，然后依靠熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)向工件內(nèi)部

2、傳遞熱量形成熔池。 這種焊接模式熔深淺，深寬比較小。一、一、鋁合金激光焊基礎(chǔ)鋁合金激光焊基礎(chǔ)2.深熔焊 1）激光功率密度高（大于106107Wcm2）； 2）工件吸收激光后迅速熔化乃至氣化，熔化的金屬在蒸汽壓力作用下形成小孔，激光束可直照孔底，使小孔不斷延伸，直至小孔內(nèi)的蒸氣壓力與液體金屬的表面張力和重力平衡為止。 3）小孔隨著激光束沿焊接方向移動時，小孔前方熔化的金屬繞過小孔流向后方，凝固后形成焊縫。材料熱損傷小優(yōu)勢能量密度高焊縫熔深較大冶金結(jié)合強(qiáng)度高總的熱輸入較小接頭成形好變形較小殘余應(yīng)力小焊縫晶粒細(xì)小強(qiáng)度提高焊接速度快大規(guī)模引入機(jī)器人焊接，易實現(xiàn)自動化一、一、鋁合金激光焊基礎(chǔ)鋁合金激光焊

3、基礎(chǔ)能量損耗高不足 反射效應(yīng)較高初始反射率CO2初始反射率高達(dá)97%等離子體屏蔽效應(yīng) 焊接缺陷焊接氣孔焊接接頭軟化 力學(xué)性能焊接裂紋主要強(qiáng)化元素蒸發(fā)燒損嚴(yán)重，力學(xué)性能下降嚴(yán)重一、一、鋁合金激光焊基礎(chǔ)鋁合金激光焊基礎(chǔ)案例：案例：6061鋁合金激光焊接鋁合金激光焊接1.6061鋁合金的特性： 良好的塑性，機(jī)械加工工性能； 合金元素含量不高，可通過時效熱處理而達(dá)到較高的強(qiáng)度； 退火后仍保留較好的成型性，在實際工程應(yīng)用中有較大的 應(yīng)用價值。表1. 實驗用6061鋁合金化學(xué)成分表（wt%） 表2. 實驗用6061鋁合金力學(xué)性能案例：案例：6061鋁合金激光焊接鋁合金激光焊接2.實驗技術(shù)線路圖案例：案例：

4、6061鋁合金激光焊接鋁合金激光焊接3.表面狀態(tài)對低功率激光焊接的影響（1）.鋁合金母材表面噴砂、 噴涂純鋁粉、涂敷活性劑及染色等處理均能夠在一定程度上改善對激光的吸收率，增加焊縫熔深，其中采用SiO2活性劑增加幅度最大。案例：案例：6061鋁合金激光焊接鋁合金激光焊接3.表面狀態(tài)對低功率激光焊接的影響（2）.焊接參數(shù)對焊縫缺陷有著重要的影響：連續(xù)激光焊中，隨功率的增加，氣孔有增多趨勢;脈沖激光焊接中氣孔趨勢減小而裂紋的產(chǎn)生趨勢增加。案例：案例：6061鋁合金激光焊接鋁合金激光焊接4.6061鋁合金高功率激光焊接接頭組織及力學(xué)性能12測試結(jié)果金相組織熔合線附近：柱狀晶，生長方向垂直于熔合線；焊

5、縫中心：細(xì)小等軸晶組織及樹枝晶SEM+EDS斷口形貌觀察與析出相成分分析焊縫 的強(qiáng)度僅為母材的50%硬度測試焊縫硬度明顯低于母材（強(qiáng)化相數(shù)量大為減少）TEM測試少量的強(qiáng)化相析出，但遠(yuǎn)少于時效的析出量拉伸測試DSC測試證實焊縫中間有少量的強(qiáng)化相析出案例：案例：6061鋁合金激光焊接鋁合金激光焊接5.焊后時效對焊接接頭組織及力學(xué)性能的影響13時效結(jié)果焊縫組織焊后人工時效，只改變接頭中的析出相的種類及數(shù)量，不改變接頭的晶粒形態(tài)與大小；顯微硬度450*6h+180*6h:平均約為60HV，明顯低于母材；530*6h+180*6h:平均約為75HV，與母材接近；1.180 為一個比較合適的時效溫度；2.

6、不同時效溫度，時效不足與過時效均為降低焊縫力學(xué)性能；530*6h+160/200 *6h:平均約為50HV；TEM測試530*6h+180*6h時效后，焊縫中存在大量的30-50納米左右，直徑幾個納米的針狀相，起強(qiáng)化作用。DSC分析案例：案例：6061鋁合金激光焊接鋁合金激光焊接6.實驗結(jié)論14（1）.表面狀態(tài)對增加低功率鋁合金激光焊接的吸光性能及熔深有一定的作用，但也會帶來較多的氣孔缺陷；（2）.焊接參數(shù)對焊縫熔深有一定的影響；（3）.高功率激光焊接接頭的硬度明顯降低，焊縫力學(xué)性能下降，表現(xiàn)為焊縫的軟化；（4）.采用不同的固溶溫度及時效溫度，對高功率激光焊接接頭進(jìn)行人工時效，可以降低接頭的軟

7、化效果。三、三、鋁合金激光焊的研究進(jìn)展鋁合金激光焊的研究進(jìn)展方向1.鋁合金激光焊接的焊透性的研究 目標(biāo)：控制流光焊接中的光致等離子體： 1）關(guān)于鋁合金對激光吸收率的研究； 2）關(guān)于鋁合金激光焊接過程中等離子體的研究； 3）關(guān)于送粉及送絲在鋁合金激光焊接中應(yīng)用的研究。三、三、鋁合金激光焊的研究進(jìn)展鋁合金激光焊的研究進(jìn)展方向2.工藝參數(shù)對鋁合金激光焊接的影響研究 1）關(guān)于工藝參數(shù)對鋁合金激光焊接焊縫成形焊縫成形的影 響研究； 2）關(guān)于工藝參數(shù)對鋁合金激光焊接過程的穩(wěn)定性過程的穩(wěn)定性的 影響研究； 3）關(guān)于工藝參數(shù)對鋁合金激光焊接氣孔氣孔的影響研究； 4）關(guān)于工藝參數(shù)對鋁合金激光焊接裂紋裂紋的影響研究； 5）關(guān)于工藝參數(shù)對鋁合金激光焊接接頭性能接頭性能的影響 研究。三、三、鋁合金激光焊的研究進(jìn)展鋁合金激光焊的研究進(jìn)展方向3.鋁合金激光-電弧復(fù)合焊接研究 激光焊接系統(tǒng)：激光+MIG復(fù)合焊設(shè)備 三、三、鋁合金激光焊的研究進(jìn)展鋁合金激光焊的研究進(jìn)展方向3.鋁合金激光-電弧復(fù)合焊接研究 1）關(guān)于鋁