鋁合金激光焊接技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展

趙明

摘要：鋁合金是工業(yè)中常見(jiàn)的一種金屬件，但其具體應(yīng)用會(huì)受到焊接問(wèn)題的限制。在技術(shù)和設(shè)備的推動(dòng)下，鋁合金激光焊接技術(shù)逐漸得到應(yīng)用，并在工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮了一定的作用?；诖?，本文將重點(diǎn)闡述鋁合金激光焊接技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：鋁合金;激光焊接技術(shù);發(fā)展前景

引言

鋁合金的耐腐蝕強(qiáng)度好，導(dǎo)熱性以及地溫?zé)崃W(xué)性能都比較出色，因此在工業(yè)領(lǐng)域有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。尤其是近年來(lái)，在汽車制造業(yè)和航空航天領(lǐng)域中發(fā)揮了重要的作用。但鋁合金工件在應(yīng)用過(guò)程中，焊接施工是非常重要的工藝環(huán)節(jié)，因此如何采用合理的焊接技術(shù)發(fā)揮工件的作用是當(dāng)前需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

1、鋁合金激光焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1鋁合金激光自熔焊

在使用激光焊的過(guò)程中，鋁合金表面對(duì)激光的初始反射率較高，需要較大的功率。光斑直徑相對(duì)較小，工件對(duì)中、間隙的適應(yīng)性相對(duì)較差，對(duì)焊接的工裝和光束的精確度有著較高的要求。

在焊接過(guò)程中加熱和冷卻速度相對(duì)較快，因此在短時(shí)間內(nèi)會(huì)造成不同程度的合金元素蒸發(fā)問(wèn)題，造成焊接氣孔缺陷。因此激光自熔焊技術(shù)通常只是用于較薄結(jié)構(gòu)的密封焊，并且對(duì)于焊接的質(zhì)量要求不太高的情況適用于這種技術(shù)。

1.2鋁合金激光填絲焊

相對(duì)于激光自熔焊，激光填絲焊的工藝要求相對(duì)較低，在具體的施工中，可以通過(guò)填充不同成分的焊絲，改善焊縫組織的力學(xué)性能，從而更好地改善焊縫的成形效果，避免氣孔、裂紋等缺陷的出現(xiàn)。

使用功率較小的激光器可以實(shí)現(xiàn)厚板窄焊道的多層焊，激光填絲的效率與傳統(tǒng)的自熔焊差不多，只要保證參數(shù)適當(dāng)，其焊接效率也會(huì)有所提升。

1.3鋁合金激光-電弧復(fù)合焊

激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)是一種復(fù)合焊接方式。可以融合激光焊和電弧焊的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)各自的不足。

主要特點(diǎn)如下“電弧的加熱延長(zhǎng)了單激光焊接凝固過(guò)快的問(wèn)題，可以有效減少氣孔缺陷的出現(xiàn)。電弧焊絲的應(yīng)用可以提升激光對(duì)間隙、錯(cuò)變的工藝適應(yīng)水平。因此這種焊接方式將會(huì)逐步應(yīng)用到鋁合金焊接的領(lǐng)域中。

2、鋁合金激光焊接的應(yīng)用與發(fā)展前景

2.1新能源汽車鋁合金電池殼激光焊

在新能源汽車產(chǎn)業(yè)中，電池包重量增加的同時(shí)對(duì)汽車結(jié)構(gòu)的輕量化提出了更高的要求。

因此相對(duì)于成本較高的碳纖維復(fù)合材料和高密度鋼材料相比，鋁合金材料應(yīng)用于電池殼結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步提升效益。因此在新能源汽車鋁合金電池殼中，應(yīng)用激光焊能夠?qū)鹘y(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，更好地滿足市場(chǎng)的需要，這也是今后新能源汽車行業(yè)發(fā)展的重要研究方向。

2.2新能源汽車車身鋁合金激光焊

鋁合金激光焊接技術(shù)在車身應(yīng)用中，最成熟的就是激光釬焊與車門(mén)激光熔焊。鋁合金激光焊對(duì)激光頭的功能要求較高，除了焊絲本身的指向性，同時(shí)還需要具備焊接的尋位、根據(jù)樣件起伏調(diào)節(jié)焦點(diǎn)與焊絲位置、監(jiān)測(cè)焊后焊縫表面質(zhì)量等，從而更好地滿足對(duì)質(zhì)量的需要。因此在批量生產(chǎn)的過(guò)程中，焊接質(zhì)量也是鋁合金激光焊應(yīng)用時(shí)需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。

對(duì)于焊接工作而言，整個(gè)流程的每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)該做到精確控制，才能保證最終的施工質(zhì)量。對(duì)于焊接工藝過(guò)程的控制具體包括焊接方法、焊接前準(zhǔn)備、焊接材料、焊接設(shè)備、焊接順序、焊接操作、工藝參數(shù)及焊后熱處理等內(nèi)容。在具體的施工過(guò)程中，還應(yīng)該積極做好實(shí)踐與記錄工作，不斷研究影響最終質(zhì)量的因素。焊接工藝管理涉及到的內(nèi)容較多，具體分為現(xiàn)場(chǎng)檢查、技術(shù)指導(dǎo)以及施工記錄等內(nèi)容。為保證施工工程的標(biāo)準(zhǔn)性和規(guī)范性，需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行嚴(yán)格檢查，具體的檢查內(nèi)容包括焊接的技術(shù)措施、操作指導(dǎo)以及焊接使用的具體材料。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)內(nèi)容的檢查與記錄，判斷工藝的規(guī)范程度。

2.3軌道交通列車鋁合金車體激光焊

近年來(lái)，我國(guó)的道路交通事業(yè)發(fā)展快速，列車材料的應(yīng)用也獲得長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。列車車體材料朝著輕質(zhì)化、免維護(hù)發(fā)展的方向發(fā)展。當(dāng)前列車使用的主要材料包括碳素鋼、不銹鋼、鋁合金等。其中，不銹鋼疊層激光焊接技術(shù)在地鐵生產(chǎn)制造中的應(yīng)用已經(jīng)相對(duì)成熟。

在技術(shù)和設(shè)備的推動(dòng)下，等厚、不等厚、T形接頭激光焊接方面的工藝技術(shù)取得進(jìn)一步發(fā)展。車體鋁合金材料主要使用的是攪拌摩擦焊接技術(shù)，這種技術(shù)以6系鋁材料為主。部分企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用激光電弧復(fù)合焊接技術(shù)提升車體制造的精度，改善生產(chǎn)效率的同時(shí)降低生產(chǎn)成本，因此激光電弧復(fù)合焊接技術(shù)的應(yīng)用也將會(huì)是今后的重點(diǎn)發(fā)展方向。

2.4飛機(jī)鋁合金壁板結(jié)構(gòu)激光焊

鋁合金焊接技術(shù)的應(yīng)用除了在汽車、火車等方面，還體現(xiàn)在航空領(lǐng)域。航空飛機(jī)的輕量化發(fā)展直接影響對(duì)能源的消耗、續(xù)航里程以及飛機(jī)壽命等。因此，相對(duì)于鈦合金材料、碳纖維復(fù)合材料，鋁合金的成本更加低廉，因此將其應(yīng)用到航空領(lǐng)域能夠進(jìn)一步擴(kuò)大效益。

在機(jī)身壁板蒙皮與桁條連接應(yīng)用中，傳統(tǒng)的施工方式效率低下，使用施激光填絲焊技術(shù)，可以有效取代搭接邊與鉚釘，從而減少機(jī)身的重量，改善工作效率，對(duì)于進(jìn)一步降低制造的成本具有重要意義。當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)T字形鋁合金的研究力度不斷加大，也更加重視對(duì)其焊接技術(shù)的研究，但需要注意的是，鋁鋰合金激光焊接存在接頭軟化、腐蝕，以及焊縫氣孔、裂紋等問(wèn)題依然需要在工程應(yīng)用中重點(diǎn)進(jìn)行考慮。

3、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鋁合金激光焊接技術(shù)的應(yīng)用與新材料技術(shù)、生產(chǎn)制備工藝設(shè)備等的發(fā)展有很大關(guān)聯(lián)。將鋁合金材料應(yīng)用到汽車領(lǐng)域、航空領(lǐng)域等能夠發(fā)揮出重要作用。同時(shí)鋁合金焊接技術(shù)也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，為充分發(fā)揮材料的性能，改善工業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)揮相應(yīng)的作用。就當(dāng)前鋁合金焊接存在的問(wèn)題，相關(guān)部門(mén)應(yīng)該加大研究力度，綜合利用不同焊接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)擴(kuò)大鋁合金材料的應(yīng)用范圍。

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基金項(xiàng)目：2016年重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院一般項(xiàng)目“鋁鎂硅合金焊接工藝的研究與實(shí)現(xiàn)”（項(xiàng)目編號(hào)：GZY201617-YK）成果