鋁合金的比強度高、質(zhì)量輕、流動性好、充型能力強、耐蝕性好、熔點低，可以說鋁合金有很好的應用性。為增進大家對鋁合金的認識，本文將對鋁合金焊接問題以及鋁合金焊接對策予以介紹。如果你對鋁合金具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
1、鋁合金表面的高反射性和高導熱性
這一特點可以用鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)來解釋。由于鋁合金中存在密度很大的自由電子，自由電子受到激光(強烈的電磁波)強迫震動而產(chǎn)生次級電磁波，造成強烈的反射波和較弱的透射波，因而鋁合金表面對激光具有較高的反射率和很小的吸收率。同時，自由電子的布朗運動受激而變得更為劇烈，所以鋁合金也具有很高的導熱性。
針對鋁合金對激光的高反射性，國內(nèi)外已作了大量研究，試驗結(jié)果表明，進行適當?shù)谋砻骖A處理如噴砂處理、砂紙打磨、表面化學浸蝕、表面鍍、石墨涂層、空氣爐中氧化等均可以降低光束反射，有效地增大鋁合金對光束能量的吸收。另外，從焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計方面考慮，在鋁合金表面人工制孔或采用光收集器形式接頭，開V形坡口或采用拼焊(拼接間隙相當于人工制孔) 方法，都可以增加鋁合金對激光的吸收，獲得較大的熔深。另外，還可以利用合理設(shè)計焊接縫隙來增加鋁合金表面對激光能量的吸收。
2、影響鋁合金激光焊接的重要因素
在鋁合金激光焊接過程中，小孔的出現(xiàn)可以大大提高材料對激光的吸收率，焊接可以獲得更多的能量，而鋁元素以及鋁合金中的Mg、Zn、Li沸點低、易蒸發(fā)且蒸汽壓大，雖然這有助于小孔的形成，但等離子體的冷卻作用(等離子體對能量的屏蔽和吸收，減少了激光對母材的能量輸入)使得等離子體本身“過熱”，卻阻礙了小孔維持連續(xù)存在，容易產(chǎn)生氣孔等焊接缺陷，從而影響焊接成形和接頭的力學性能，所以小孔的誘導和穩(wěn)定成為保證激光焊接質(zhì)量的一個重點。
由于鋁合金的高反射性和高導熱性，要誘導小孔的形成就需要激光有更高的能量密度。由于能量密度閾值的高低本質(zhì)上受其合金成分的控制，因此可以通過控制工藝參數(shù)，選擇確定激光功率保證合適的熱輸入量，來獲得穩(wěn)定的焊接過程。另外，能量密度閾值一定程度上還受到保護氣體種類的影響。例如，激光焊接鋁合金時使用N2氣時可較容易地誘導出小孔，而使用He氣則不能誘導出小孔。這是因為N2和Al之間可發(fā)生放熱反應，生成的Al-N-O 三元化合物提高了對激光吸收率。
3、氣孔問題
鋁合金種類不同，產(chǎn)生的氣孔類型也不同。一般認為，鋁合金在焊接過程中產(chǎn)生以下幾類氣孔。
1) 氫氣孔。鋁合金在有氫的環(huán)境中熔化后，其內(nèi)部的含氫量可達到0.69ml/100g以上。但凝固以后，其平衡狀態(tài)下的溶氫能力最多只有0.036ml/100g，兩者相差近20倍。因此，在由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變的過程中，液態(tài)鋁中多余的氫氣必定要析出。如果析出的氫不能順利上浮逸出，就會聚集成氣泡殘留在固態(tài)鋁合金成為氣孔。
2) 保護氣體產(chǎn)生的氣孔。在高能激光焊接鋁合金的過程中，由于熔池底部小孔前沿金屬的強烈蒸發(fā)，使保護氣體被卷入熔池形成氣泡，當氣泡來不及逸出而殘留在固態(tài)鋁合金中即成為氣孔。
3) 小孔塌陷產(chǎn)生的氣孔。在激光焊接過程中，當表面張力大于蒸氣壓力時，小孔將不能維持穩(wěn)定而塌陷，金屬來不及填充就形成了孔洞。對減少或避免鋁合金激光焊接中的氣孔缺陷也有很多實際措施，如調(diào)整激光功率波形，減少小孔不穩(wěn)定塌陷，改變光束焦點高度和傾斜照射，在焊接過程時施加電磁經(jīng)場作用以及在真空中進行焊接等。近幾年來，又出現(xiàn)了采用填絲或預置合金粉未、復合熱源和雙焦點技術(shù)來減少氣孔產(chǎn)生的工藝，有不錯的效果。
以上便是此次帶來的鋁合金相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對鋁合金已經(jīng)具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!
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