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2.2
铝合金的激光焊接工艺
（1）铝及铝合金的激光焊接难点在于以下因素： 铝及铝合金对激光辐射能的吸收很弱，对波长为10.6微米的二氧化 碳激光表面初始吸收率仅为1.7%，对波长为1.06微米的YAG固体激光吸 收率接近5%。 （2）为了提高铝合金对激光的吸收率，可以采取适当的 工艺措施： 如表面阳极氧化处理，喷砂或用砂纸对铝合金表面进行打磨，表面化 学浸蚀，表面镀或石墨涂层等方法，不同处理方法对激光吸收率的影响 如表1所示。
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激光焊接参数选择：
激光焊接时应选择合适的焊接波形，常用脉冲波形有方波、尖峰波、双峰波等， 通常一个脉冲波时间以毫秒为单位，在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变 化很大。铝合金表面对光的反射率太高，当高强度激光束射至材料表面，金属表面 将会有 60%-98%的激光能量因反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。因此一 般焊接铝合金时最优选择尖形波（如图1所示）和双峰波，波形上升阶段是为提供 较大的能量使铝合金熔化，一旦工件中“小孔”形成，开始进行深熔焊时，金属熔 化后液态金属对激光的吸收率迅速增大，此时应迅速减小激光能量，以小功率进行 焊接，以免造成飞溅。
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图1 焊接铝合金脉冲波形
工业纯铝用脉冲激光焊能很好地焊接，焊后一般不会出现裂纹，但现在有些行业， 焊后表面需要打磨，而激光脉冲焊后会有凹陷，打磨量会增加，这增加了加工周期 和生产成本，而连续激光器可以很好的解决这些问题。电池壳体的封口以脉冲激光 焊和连续激光焊焊后焊缝对比如图 2所示。由图2可知，脉冲焊点不均匀，咬边，表 面有凹陷，飞溅较多，焊后强度不高。为了改善焊缝质量，采用连续激光器焊接， 焊缝表面平滑均匀，无飞溅，无缺陷，焊缝内部未发现裂纹。
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3. 小结
本次课介绍了铝合金材料的焊接特点和激光焊接铝合金 工艺存在的问题和解决方法。
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4. 作业思考题
（1）与低碳钢板材相比，采用激光焊接铝合金的焊接性如何？ （2）对于铝合金材料的高反射率问题，一般采用什么方法提
高对激光的吸收率？
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图2 脉冲激光焊和连续激光焊的焊缝形貌
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针对铝合金激光焊接过程的稳定性及焊缝质量问题，当前，铝合金 激光焊接的研究热点是采用复合工艺，即将激光的高能量密度和电弧较 大的加热范围耦合，充分发挥了两种热源自身的优势，兼并了高能密度 光束质量和稳定电弧的特性，相得益彰。对于铝合金这类高反材料，采 用激光复合焊接可使电弧能量将材料表面预热或熔化，大大提高铝合金 对激光能量的吸收。
铝合金的激光焊接
Hale Waihona Puke 课程名称：激光焊接工艺实践 承担单位：浙江工贸职业技术学院
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1. 教学目标
• 了解铝合金材料的熔化焊特点和激光焊接铝合金需要注 意解决的工艺问题。
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2. 铝合金的激光焊工艺特点
2.1 铝合金熔化焊接特点
铝合金焊接存在的主要问题： （1）铝合金焊接容易产生气孔； （2）铝合金焊接易产生热裂纹； （3）焊缝线膨胀系数大，易导致焊接变形； （4）铝合金焊接接头软化严重，强度系数低，这也是阻碍铝合金应用的最 大障碍； （5）合金表面易产生难熔的氧化膜(A12O3其熔点为2060℃)，这就需要采 用大功率密度的焊接工艺； （6）铝合金热导率大（约为钢的4倍），相同焊接速度下，热输入要比焊 接钢材大2～4倍。 因此，铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度 高的高效焊接方法。