綜述了鋁合金激光焊接的特點(diǎn)及難點(diǎn)，分析了鋁合金焊接中諸如小孔的誘導(dǎo)和穩(wěn)定，氣孔及熱裂紋等問(wèn)題及其解決方法，介紹了鋁合金激光焊接的新方法和新進(jìn)展。  <=GZm}/]N  
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    一、概述  zJW2F_  
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    鋁合金具有高比強(qiáng)度、高比模量和高疲勞強(qiáng)度，以及良好的斷裂韌性和較低的裂紋擴(kuò)展率，同時(shí)還具有優(yōu)良的成形工藝性和良好的抗腐蝕性。因此，被廣泛應(yīng)用于各種焊接結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品中。  &8l?$7S"_/  
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    傳統(tǒng)的鋁合金焊接一般采用TIG焊或MIG焊工藝，但所面臨的主要問(wèn)題是焊接過(guò)程中較大的熱輸入使鋁合金板變形較大，焊接速度慢，生產(chǎn)效率低。由于焊接變形大，隨后的矯正工作往往浪費(fèi)大量的時(shí)間，增加了制造成本，影響了生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量。而激光焊接具有功率密度高、焊接熱輸入低、焊接熱影響區(qū)小和焊接變形小等特點(diǎn)，使其在鋁合金焊接領(lǐng)域受到格外的重視。  7F0J*M  
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    鋁合金激光焊接的主要難點(diǎn)在于：  /eH37H  
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    （1）鋁合金對(duì)激光束的高初始反射率及其本身的高導(dǎo)熱性，使鋁合金在未熔化前對(duì)激光的吸收率很低，“小孔”的誘導(dǎo)比較困難。  qMVuFwPhi  
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    （2）鋁的電離能低，焊接過(guò)程中光致等離子體易于過(guò)熱和擴(kuò)展，使得焊接穩(wěn)定性差。  '_
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    （3）鋁合金激光焊接過(guò)程中容易產(chǎn)生氣孔和熱裂紋。  u8KQV7E  
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    （4）焊接過(guò)程中合金元素的燒損，使鋁合金焊接接頭的力學(xué)性能下降。  48^C+#Jbc  
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    二、鋁合金激光焊接的問(wèn)題及對(duì)策  D
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    1．鋁合金對(duì)激光的吸收率問(wèn)題  i&lW&]  
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    材料對(duì)激光的吸收率由下式?jīng)Q定：  i"iy 0?  
    ε=0.365{ρ[1+β(T－20)] /λ}1/2  frPQi{u$  
    式中  ρ——鋁合金20℃的直流電阻率，Ω.m；  yp$jLBA  
          β——電阻溫度系數(shù)，℃-1；  #~/9cVm$  
          T——溫度，℃；  As>Og
 
          λ——激光束的波長(zhǎng)，m。  kP[fhOpn  
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    對(duì)于鋁合金來(lái)說(shuō)，吸收率是溫度的函數(shù)。在鋁合金表面熔化、汽化前，由于鋁合金對(duì)激光的高反射，吸收率將隨溫度的升高緩慢增加，一旦鋁合金表面熔化、汽化，對(duì)激光的吸收率就會(huì)迅速增大。為提高鋁合金對(duì)激光的吸收，可以采用以下方法：  //|B?4kk  
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    （1）采取適當(dāng)?shù)谋砻骖A(yù)處理工藝  表1所示為鋁在原始表面(銑、車加工后) 、電解拋光、噴砂(300目砂子)及陽(yáng)極氧化(氧化層厚度μm 級(jí)) 4種表面狀況下對(duì)入射光束能量的吸收情況。 J5Zz*'av'  
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由此可見(jiàn)，陽(yáng)極氧化和噴砂處理可以顯著提高鋁對(duì)激光束的能量吸收。另外，砂紙打磨、表面化學(xué)浸蝕、表面鍍、石墨涂層及空氣爐中氧化等鋁表面預(yù)處理措施對(duì)激光束的吸收是有效的。  Xw'sh#i2  
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    （2）激光器參數(shù)調(diào)整  選用短焦距透鏡和低階模輸出均可使光斑尺寸減小，激光功率密度增大，鋁合金對(duì)激光的吸收率也增大。  T^#d;A  
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    （3）焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  將工件坡口設(shè)計(jì)成斜30°角，這樣激光束能在空隙中多次反射，形成一個(gè)人工小孔，從而增加激光束的吸收率。  %vy,A*  
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    2. 小孔效應(yīng)及等離子體對(duì)鋁合金激光焊的影響  eq%cRd]u  
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    在鋁合金激光焊接過(guò)程中，小孔的出現(xiàn)可以大大提高材料對(duì)激光的吸收率，焊件可以獲得更多的能量。但由于低熔點(diǎn)合金元素的蒸發(fā)，使得光致等離子體易于過(guò)熱和擴(kuò)展，小孔的穩(wěn)定性差，從而影響焊縫成形和接頭的力學(xué)性能，并且容易產(chǎn)生氣孔等焊接缺陷，所以小孔的誘導(dǎo)和穩(wěn)定成為研究的一個(gè)重點(diǎn)。  u9v,B$S  
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    根據(jù)相關(guān)資料可知，在不同的鋁合金焊接中均存在一個(gè)激光能量密度閾值，低于此值時(shí)熔深很淺，而一旦達(dá)到或超過(guò)此值，熔深會(huì)大幅度提高。當(dāng)工件上的激光功率密度達(dá)到3.5×106W/cm2時(shí)，產(chǎn)生等離子體，這是深熔焊開始的標(biāo)志；功率密度低于此值時(shí)，進(jìn)行熱傳導(dǎo)焊接；而在深熔焊與熱傳導(dǎo)焊之間的過(guò)渡區(qū)，兩者交替進(jìn)行，使得熔深波動(dòng)很大。  qF$y p>|#  
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