铝合金的激光-电弧复合焊
虽然用激光焊接铝合金有许多优势,但仍然存在较大的局限性,如设备成本高、接头间隙允许度小、工件准备要求严等,为了更有效的焊接铝合金,人们发展了激光-电弧复合焊接工艺,激光-电弧焊复合主要是激光与TIG电弧、MIG电弧及离子体,目前这个工艺在德国和日本等发达国家研究较多,并在汽车产业中有一定的应用,如大众汽车公司的Phaeton前门上就有48处激光-MIG焊道,而且还可以用来焊接车体及轮轴,不过国内在该工艺的研究和应用上基本还是空白。
用激光和电弧复合焊接方法来焊接铝合金时,激光与电弧的相互影响,可以克服单用激光或电弧焊方法自身的不足,产生良好的复合效应,能显著提高焊接效率,这主要基于两种效应,一方面是高的能量密集导致了高的焊接速度,另一方面是两种热源同时作用在一个相同区域的叠加效应。
1、焊缝成型美观,采用激光和电弧复合热源,综合了电弧的加热范围较宽和激光的高能密度优点,焊后可得到宽而深的焊缝,避免了激光单独焊时出现表面凹陷形成的咬肉缺陷,实验表明:YAG激光-脉冲MIG复合焊接铝合金时,熔深比激光增加4倍,比脉冲MIG焊接也要增加1倍以上。
2.复合热源能量分配的比例的变化会影响焊缝尺寸,随着激光能量的增加,焊缝熔深将加深,而电弧能量的增大则会使焊缝宽度变大,另外,激光与电弧中心之间的距离越小,熔深也越大。
3、适应性强、稳定性好、激光焊接铝合金时由于光束直径很小,要求坡口装配间隙精度高,所以在大规模批量生产条件下适应性差,而复合焊时,由于电弧的作用,熔池宽度增加使得装配要求降低,焊缝跟踪容易,此外,激光产生的等离子体对稳定电弧有促进作用,从而使得、复合焊接过程更稳定。
4、降低成本,激光单独焊接铝合金时,由于要母材对激光的反射率较高,对激光功率要求高,而与电弧复合焊接时,一方面由于电弧能力的摄入,另一方面由于电弧的作用可以使得激光照射在电弧的熔池中铝合金对激光的反射大大减少,大幅度提高了激光的吸收率,可以大大降低激光器的输出功率。
这种复合工艺的优势很多,潜力很大,在未来的汽车生产中必将具有广泛的应用前景。
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