激光掃描焊接工藝在鋁合金焊接中的應(yīng)用

謝中堯

【摘 要】本文從分析鋁合金材料的特點(diǎn)以及激光掃描焊接技術(shù)的特點(diǎn)和難點(diǎn)入手，論述激光掃描焊接工藝在石油管道、汽車制造業(yè)、航天事業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用中如何更新與完善現(xiàn)有的焊接工藝技術(shù)，進(jìn)而發(fā)揮鋁合金的最大效用，提升材料的使用率。

【關(guān)鍵詞】激光掃描 焊接工藝 鋁合金焊接 應(yīng)用

【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）11B-0070-02

鋁合金材料作為現(xiàn)階段應(yīng)用較廣的一種新興材料，有自重小、密度低等缺點(diǎn)，但是也具有強(qiáng)度高以及可塑性、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)，加之其較強(qiáng)的導(dǎo)電性、抗腐蝕性、導(dǎo)熱性，多被運(yùn)用到航天事業(yè)、汽車機(jī)械事業(yè)以及醫(yī)療器械等領(lǐng)域，但這些領(lǐng)域?qū)︿X合金的焊接工藝要求非常高。而激光掃描焊接工藝是近幾年來新興的一種高效的焊接技術(shù)，作為一種新興的焊接工藝被廣大學(xué)者認(rèn)可與關(guān)注。但其焊接過程中容易出現(xiàn)的氣孔缺陷問題，嚴(yán)重影響材料結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和發(fā)展前景，更新與完善現(xiàn)有的焊接工藝對發(fā)展鋁合金事業(yè)而言至關(guān)重要。本文從分析激光掃描焊接技術(shù)的特點(diǎn)和難點(diǎn)入手，針對激光掃描焊接工藝在鋁合金焊接中的應(yīng)用進(jìn)行探討，以期發(fā)揮鋁合金的應(yīng)用價值，提升材料使用率。

一、激光掃描焊接技術(shù)的特點(diǎn)

激光掃描焊接工藝主要是借助激光束通過透射到掃描鏡上的 X、Y 軸這兩個反射鏡上，再通過計算機(jī)對反射角度進(jìn)行有機(jī)調(diào)控，從而確保焊接的正確定位點(diǎn)，達(dá)到提高焊接工藝質(zhì)量、提升鋁合金使用效率的目的。它的特點(diǎn)在于具有較強(qiáng)的靈活性，不僅掃描范圍廣，定位以及焊接氣孔之間的銜接還特別的牢固，有利于降低激光污染。相較于傳統(tǒng)的電弧焊，現(xiàn)今的激光掃描焊接技術(shù)具有較為明顯的優(yōu)勢，如熱輸入低、變形小等。其中多個焊接點(diǎn)是其區(qū)別于傳統(tǒng)焊接工藝的一大特性，不僅有助于提升工作效率，還能有效確保焊接質(zhì)量，故其是現(xiàn)階段鋁合金焊接工藝中使用頻率較高的一種焊接技術(shù)。

但因?yàn)殇X合金材料自身的特性，在激光掃描焊接的使用過程中，往往會出現(xiàn)氣孔缺陷等問題，進(jìn)而影響焊接質(zhì)量與效果。研究表明，鋁合金在焊接過程中出現(xiàn)的氣孔缺陷等問題，主要與工作本身不潔凈與匙孔的穩(wěn)定性差等因素有關(guān)。在激光掃描焊接過程中，匙孔內(nèi)部正處于振蕩狀態(tài)，內(nèi)部液態(tài)金屬會在焊接的熱氣中加劇流動，加之金屬的蒸汽外噴會使保護(hù)氣體吸入匙孔底部，產(chǎn)生氣泡，進(jìn)入熔池。而激光掃描焊接技術(shù)焊接速度會在較短時間冷卻下來，這樣氣泡無法及時排出從而留在焊縫處形成氣孔。

二、激光焊接鋁合金技術(shù)的難點(diǎn)

（一）鋁合金的表面對激光光線具有較強(qiáng)的反射性。因鋁合金屬于有色金屬，對光線具有反射性，而激光是一種更強(qiáng)烈的光束，一旦接觸到鋁合金材料的表面將更容易引起反射，換言之，鋁合金對激光這種具有強(qiáng)烈光束的因子具有高反射率與低吸收率。此外，鋁合金具有較強(qiáng)的導(dǎo)熱性，容易在激光掃描焊接過程中出現(xiàn)熱量的導(dǎo)移，導(dǎo)致焊接失敗。所以，在激光掃描焊接鋁合金的過程中，需要密切注意與提高激光功率密度，杜絕反射與導(dǎo)移現(xiàn)象的發(fā)生，爭取極短時間高密度焊接，如此一來就能有效防治反射性問題的發(fā)生。

（二）激光焊接鋁合金需做好充足準(zhǔn)備。因鋁合金具有較強(qiáng)的活潑性與易氧化性等特點(diǎn)，其表面易吸附大量灰塵水分。所以，在進(jìn)行激光掃描焊接時，如果沒有充足的準(zhǔn)備，其表面所吸附的東西很容易就留在其表面，從而嚴(yán)重影響鋁合金質(zhì)量與焊接效果。因此，進(jìn)行激光掃描焊接鋁合金時，需將鋁合金表面清洗干凈，去除掉漆表面的油污。同時，還需要防止焊接過程中發(fā)生氧化作用而造成爆炸風(fēng)險，故需去除掉金屬表面氧化膜。

三、激光焊接鋁合金技術(shù)的應(yīng)用

（一）激光焊接鋁合金工藝在石油管道中的應(yīng)用。在石油管道中，運(yùn)用鋁合金管道能夠有效增加管道口徑、增加石油管道壁的厚度，讓運(yùn)輸管道能夠在有限的時間內(nèi)運(yùn)輸最多的石油。但石油運(yùn)輸有很高的危險性，易發(fā)生石油泄漏，稍有不當(dāng)就會造成數(shù)以億計的財產(chǎn)損失或成百上千的人員傷亡，并嚴(yán)重污染環(huán)境與地下水。對此，在鋁合金的石油管道焊接過程中，需要著重提升焊接質(zhì)量，避免出現(xiàn)氣孔缺陷等問題。而激光掃描焊接技術(shù)在鋁合金石油管道過程中，能夠產(chǎn)生巨大功效，通過這種焊接工藝，能夠有效控制焊接的質(zhì)量確保所焊接的工藝符合材料的需求，特別是能不在開坡口的前提下完成焊接操作。在焊接過程中，一次成型的焊縫質(zhì)量往往比較高，能夠避免石油泄漏等風(fēng)險，提升石油運(yùn)輸?shù)陌踩??？梢姡す鈷呙韬附庸に囋阡X合金石油管道中應(yīng)用，能夠確保焊縫之間的嚴(yán)密性，確保石油運(yùn)輸?shù)陌踩裕瑥亩岣咪X合金在石油管道中的應(yīng)用效率。

（二）激光焊接鋁合金工藝在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用。隨著時代的發(fā)展、社會的進(jìn)步以及人們生活水平的不斷提升，出門旅行乘車打的似乎已成了人們習(xí)以為常的事情，同時也對我們出門旅行的交通工具提出了較高要求。因此，汽車行業(yè)也在不斷尋找新型耐用的材料與技術(shù)手段來提升汽車質(zhì)量，確保人們出行質(zhì)量。將先進(jìn)的激光掃描焊接技術(shù)運(yùn)用到汽車制造業(yè)中，通過薄鋁合金激光焊接技術(shù)的制造與應(yīng)用能夠有效減輕車身重量，減少汽車制造業(yè)工序，提升制作效率，贏得廣大汽車制造商的青睞。所以，想要拓寬鋁合金的使用范圍，就需要充分重視激光掃描焊接鋁合金工藝在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用，利用激光掃描焊接工藝凸顯汽車制造業(yè)的優(yōu)勢，確保人們的出行安全，為人們的出行和旅行提供一個重要的保障，從而也拓寬了鋁合金的使用范圍。

（三）激光掃描焊接鋁合金工藝在航天事業(yè)中的應(yīng)用。眾所周知，在航天領(lǐng)域中，對材料的使用具有嚴(yán)格的要求，不僅需要確保材料的高精度性，還需要確保其持久的耐熱性、穩(wěn)固性以及持久性。唯有滿足這些條件，才能確保我們所制造出的飛機(jī)、火箭、衛(wèi)星等航天器能夠在高溫環(huán)境下順利完成飛行任務(wù)。通過激光掃描焊接鋁合金技術(shù)所制造出的航天飛行器，能有效降低制造成本、減輕機(jī)身的重量。如德國通過激光掃描焊接鋁合金工藝的使用制造出了 A350 系列飛機(jī)的零件，促進(jìn)了航天事業(yè)的向前推進(jìn)，是鋁合金發(fā)揮其作用的重要體現(xiàn)?？梢姡Y(jié)合激光掃描焊接工藝，能有效確保鋁合金物盡其用，為我們?nèi)祟惖纳鐣钆c發(fā)展提供福利，從而促進(jìn)人類更好地生活。

總而言之，鋁合金是現(xiàn)階段工藝發(fā)展過程中使用范圍最廣的材料之一，不僅能夠運(yùn)用在石油管道中，還能運(yùn)用到汽車制造業(yè)中以及航天事業(yè)中，同時還能運(yùn)用到醫(yī)療器械中，這些領(lǐng)域與我們的生活息息相關(guān)。因此，確保鋁合金的使用效率，提高其利用率，是我們現(xiàn)階段各行各業(yè)中的重點(diǎn)。此外，激光掃描焊接工藝作為現(xiàn)階段一種新興焊接技術(shù)，能夠有效解決傳統(tǒng)焊接中氣孔缺陷的問題，通過拓寬激光掃描焊接工藝在鋁合金材料中的使用范圍，確保鋁合金能夠物盡其用，發(fā)揮其最大功效，從而為人類的生活與發(fā)展提供有力的物質(zhì)保障。

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（責(zé)編 羅汝君）endprint