鋁合金具有良好的耐腐蝕性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和高強(qiáng)度，是航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶和化工行業(yè)應(yīng)用較廣泛的有色金屬結(jié)構(gòu)材料。

       隨著近年來科學(xué)技術(shù)和工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求不斷增加，對(duì)鋁合金焊接的研究也不斷深入。鋁合金的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展，激光焊接技術(shù)的發(fā)展擴(kuò)大了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域，因此鋁合金焊接技術(shù)正成為研究的熱點(diǎn)之一。熟悉鋁合金的材料性能是提高鋁合金焊接工藝的前提。

1.鋁合金材料本身的物理化學(xué)特性

       鋁合金材料具有高反射性和高導(dǎo)熱性。從微電子結(jié)構(gòu)的角度來看，鋁合金具有許多自由電子，密度小。當(dāng)激光作用于此類電子時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)振動(dòng)和二次電磁波，導(dǎo)致強(qiáng)反射波和弱透射波。由于電子布朗運(yùn)動(dòng)會(huì)顯著改善鋁合金材料的熱傳導(dǎo)。

       我國對(duì)鋁合金材料的激光焊接進(jìn)行了大量的研究，也證明了鋁合金材料的焊接需要在噴砂、砂紙、表面化學(xué)腐蝕、表面鍍、碳黑添加、氧化等表面進(jìn)行預(yù)處理。，能減少光束反射，有效提高鋁合金工件對(duì)激光束的吸收率。另外，從焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度來看，V形波口或拼接(拼接間隙相當(dāng)于人工孔) 該方法可增加鋁合金對(duì)激光的吸收，獲得較大的熔化深度，也可采用合理的焊接間隙設(shè)計(jì)，增加鋁合金表面對(duì)激光能的吸收。

   2. 等離子體對(duì)鋁合金激光焊接的影響

       在鋁合金激光焊接過程中，孔的出現(xiàn)可以大大提高材料對(duì)激光的吸收率，焊接可以獲得更多的能量，鋁元素和鋁合金Mg、Zn、Li沸點(diǎn)低，易蒸發(fā)，蒸汽壓力大，雖然有利于孔的形成，但等離子體的冷卻(等離子體屏蔽和吸收能量，減少激光對(duì)母材的能量輸入)使等離子體過熱，但阻礙孔的連續(xù)存在，容易產(chǎn)生孔等焊接缺陷，影響焊接類型和接頭的力學(xué)性能。因此，孔的誘導(dǎo)和穩(wěn)定性已成為保證激光焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。

       由于鋁合金的高反射性和高導(dǎo)熱性，激光需要更高的能量密度來誘導(dǎo)孔的形成。能量密度閾值基本由其合金成分控制，因此可以通過控制過程參數(shù)確定激光功率，以確保適當(dāng)?shù)臒彷斎氆@得穩(wěn)定的焊接過程。此外，能量密度閾值也受到氣體類型保護(hù)的影響。例如，鋁合金采用激光焊接N氣體容易誘導(dǎo)孔，使用He氣體不能誘導(dǎo)小孔。這是因?yàn)镹2和Al發(fā)生放熱反應(yīng)，產(chǎn)生 Al-N-O 激光吸收率提高了三元化合物。

   3. 鋁合金焊接產(chǎn)生的氣孔問題

       鋁合金種類繁多，產(chǎn)生不同的氣孔，但通常與以下氣孔不同。

       1） 保護(hù)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*金屬的強(qiáng)蒸發(fā)，保護(hù)氣體卷入熔池形成氣泡。當(dāng)氣泡停留在固體鋁合金中時(shí)，就會(huì)變成氣孔。

       2) 小孔塌陷產(chǎn)生的氣孔。在激光焊接過程中，當(dāng)表面張力大于蒸汽壓力時(shí)，孔不會(huì)穩(wěn)定塌陷，金屬?zèng)]有時(shí)間填充形成孔。還有許多實(shí)際措施來減少或避免鋁合金激光焊接中的氣孔缺陷，如調(diào)整激光功率波形，減少小孔不穩(wěn)定坍塌，改變光束焦點(diǎn)高度和傾斜照射，在焊接過程中施加電磁經(jīng)場(chǎng)和真空焊接。近年來，采用填充或預(yù)置合金粉末、復(fù)合熱源和雙焦點(diǎn)技術(shù)減少氣孔的過程，效果良好。

       3) 氫氣孔。鋁合金在氫環(huán)境中熔化后，其內(nèi)部氫含量可達(dá)0.69ml/100g以上。但凝固后，其平衡 較多只有0的溶氫能力.036ml/100g，兩者相差近20倍。因此，在從液體向固體轉(zhuǎn)變的過程中，必須沉淀液體鋁中多余的氫。如果沉淀的氫不能順利浮出，固體鋁合金會(huì)聚集成氣泡，殘留成氣孔。

   4. 鋁合金裂紋

       問題：鋁合金屬于典型的共晶合金，在激光焊接快速凝固下更容易產(chǎn)生熱裂紋 邊界形成焊縫金屬晶體AL-Si或Mg-Si低熔點(diǎn)共晶是裂紋的原因。

解決方案：激光焊接可填充或預(yù)置合金粉末。通過調(diào)整激光波形，控制熱輸入也可以減少結(jié)晶裂紋。

       簡(jiǎn)而言之，鋁合金激光焊接首先需要了解材料本身的化學(xué)和物理特性，并結(jié)合相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，以避免焊接過程中對(duì)工件材料的負(fù)面影響。鋁合金焊接技術(shù)作為鋁合金在工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，是近年來發(fā)展起來的鋁合金焊接技術(shù)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，鋁合金焊接技術(shù)的困難將取得突破，鋁合金的應(yīng)用將越來越廣泛。