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大學北京工業大學 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鋁合金激光焊基礎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展鋁合金激光焊的研究進展3一、一、鋁合金激光焊基礎鋁合金激光焊基礎原理：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理區分，激光焊接有兩種基本模式： 1.熱導焊 2.深熔焊一、一、鋁合金激光焊基礎鋁合金激光焊基礎1.熱導焊 1）所用激光功率密度較低（105106Wcm2） 2）工件吸收激光后，僅達到表面熔化，然后依靠熱傳導熱傳導向工件內部

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、鋁合金激光焊基礎鋁合金激光焊基礎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。材料熱損傷小優勢能量密度高焊縫熔深較大冶金結合強度高總的熱輸入較小接頭成形好變形較小殘余應力小焊縫晶粒細小強度提高焊接速度快大規模引入機器人焊接，易實現自動化一、一、鋁合金激光焊基礎鋁合金激光焊

3、基礎能量損耗高不足 反射效應較高初始反射率CO2初始反射率高達97%等離子體屏蔽效應 焊接缺陷焊接氣孔焊接接頭軟化 力學性能焊接裂紋主要強化元素蒸發燒損嚴重，力學性能下降嚴重一、一、鋁合金激光焊基礎鋁合金激光焊基礎案例：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，機械加工工性能； 合金元素含量不高，可通過時效熱處理而達到較高的強度； 退火后仍保留較好的成型性，在實際工程應用中有較大的 應用價值。表1. 實驗用6061鋁合金化學成分表（wt%） 表2. 實驗用6061鋁合金力學性能案例：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.表面狀態對低功率激光焊接的影響（2）.焊接參數對焊縫缺陷有著重要的影響：連續激光焊中，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性能12測試結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 的強度僅為母材的50%硬度測試焊縫硬度明顯低于母材（強化相數量大為減少）TEM測試少量的強化相析出，但遠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性能的影響13時效結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量，不改變接頭的晶粒形態與大小；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.實驗結論14（1）.表面狀態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，焊縫力學性能下降，表現為焊縫的軟化；（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展鋁合金激光焊的研究進展方向1.鋁合金激光焊接的焊透性的研究 目標：控制流光焊接中的光致等離子體： 1）關于鋁合金對激光吸收率的研究； 2）關于鋁合金激光焊接過程中等離子體的研究； 3）關于送粉及送絲在鋁合金激光焊接中應用的研究。三、三、鋁合金激光焊的研究進展鋁合金激光焊的研究進展方向2.工藝參數對鋁合金激光焊接的影響研究 1）關于工藝參數對鋁合金激光焊接焊縫成形焊縫成形的影 響研究； 2）關于工藝參數對鋁合金激光焊接過程的穩定性過程的穩定性的 影響研究； 3）關于工藝參數對鋁合金激光焊接氣孔氣孔的影響研究； 4）關于工藝參數對鋁合金激光焊接裂紋裂紋的影響研究； 5）關于工藝參數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展鋁合金激光焊的研究進展方向3.鋁合金激光-電弧復合焊接研究 激光焊接系統：激光+MIG復合焊設備 三、三、鋁合金激光焊的研究進展鋁合金激光焊的研究進展方向3.鋁合金激光-電弧復合焊接研究 1）關于鋁