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脉冲激光焊接铝合金模具可行性研究 ◆ 激光焊接铝合金的难点
激光焊接由于有上列诸多优点,广泛地应用于各种材料的焊接,而应用于铝合金焊接却遇到了一系列困难,研究者充分注意到了下列激光焊接铝合金的难点:
1)铝熔点低,在光束作用下很容易离子化,焊接时熔池上方等离子体气团较大,焊接时必须予以冲散,否则影响激光吸收效率;
2) 铝合金焊接时,由于熔池内元素不均匀挥发,致使焊接接头软化,强度下降;
3) 铝合金表面存在难熔的氧化膜(AL2O3熔点2060℃),只有大功率密度的激光才能熔化;
4) 铝合金焊接焊缝容易产生气孔,产生气孔的原因有三个:①溶解在熔池中的氢(铝在液态易吸氢)在冷却过程中析出又未溢出溶池,形成气孔,称冶金气孔;②未完全熔化的氧化膜中水分热分解析出氢,它依附于氧化膜而形成气孔,称为氧化膜孔;③深熔焊时匙孔不稳定,留下未填满的孔,称为焊根孔;
5) 铝合金焊缝冷却速度相当快,可达106℃/S,熔池凝固时柱状晶发展极快,极易在柱状晶截面产生裂纹,称为结晶裂纹;由于冷却收缩也会在焊缝附近形成裂纹,称为液化裂纹。一般来说合金元素含量越高则产生裂纹的可能性越大,焊接速度越大则焊缝中裂纹数越多;
6) 铝合金的膨胀系数大,在冷却过程中极易使焊件变形;
7) 铝合金的导热率大,约为钢的4倍,用样的焊接就需要更高的功率密度。
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