鋁及鋁合金的熱導率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍。在焊接過(guò)程中,大量的熱量能被迅速傳導到基體金屬內部,因而焊接鋁及鋁合金時(shí),能量除消耗于熔化金屬熔池外,還要有更多的熱量無(wú)謂消耗于金屬其他部位,這種無(wú)用能量的消耗要比鋼的焊接更為顯著(zhù), 高質(zhì)量的焊接接頭,應當盡量采用能量集中、功率大的能源,有時(shí)也可采用預熱等工藝措施。
鋁合金激光焊接的特點(diǎn)
與常規熔化焊相比,鋁合金激光焊接加熱集中、焊縫深寬比大、焊接結構變形小,但是也存在一些不足,歸納起來(lái)有:
(1)激光聚焦光斑直徑細小導致工件焊接裝配精度要求高,通常裝配間隙、錯邊量需小于0.1mm或板厚的10%,增大了具有復雜三維焊縫焊接結構的實(shí)施難度;
(2)由于室溫條件下鋁合金對激光的反射率高達90%,因而鋁合金激光深熔焊接要求激光器具有較高的功率。鋁合金薄板激光焊接研究表明:鋁合金激光深熔焊接取決于激光功率密度和線(xiàn)能量雙閾值,激光功率密度和線(xiàn)能量共同制約著(zhù)焊接過(guò)程的熔池行為,并終體現到焊縫的成形特征上,對于全熔透焊縫的工藝優(yōu)化可通過(guò)焊縫成形特征參量背寬比進(jìn)行評價(jià);
(3)鋁合金熔點(diǎn)低,液體金屬流動(dòng)性好,在大功率激光作用下產(chǎn)生強烈的金屬汽化,在焊接過(guò)程中伴隨小孔效應所形成的金屬蒸汽/ 光致等離子體云影響鋁合金對激光能量的吸收,導致深熔焊接過(guò)程不穩定,焊縫易于產(chǎn)生氣孔、表面塌陷、咬邊等缺陷;
(4)激光焊接加熱冷卻速度快,焊縫硬度比電弧的高,但由于鋁合金激光焊接存在合金元素燒損,影響合金強化作用,鋁合金焊縫仍然存在軟化問(wèn)題,從而降低鋁合金焊接接頭的強度。因此鋁合金激光焊接的主要問(wèn)題是控制焊縫缺陷和提高焊接接頭性能。