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激光焊接技術解決焊接工作中的難點

发布时间:2014-04-16 | 来源:星鴻藝激光焊接运营部 | 分享:


  激光焊接技術解決鋼-鋁焊接存在的難點

  鋼-鋁焊接存在一定困難,兩者物理參數上,密度、熔沸點、熱導率、線膨脹系數等相差懸殊。焊接難以得到優良焊縫。這種難點的根源主要是鋼、鋁及鋁合金材料中的主要元素Fe和Al的物理參數、力學參數、品格參數、組織結構相差甚遠。懸殊較大的熱導率、線膨脹系數使焊接過程中接頭處變形嚴重,並且存在很大的焊接應力,易導致裂紋産生;Fe、Al品格結構上存在較大差異,如表2所示。鐵在鋁中的。固溶度幾乎爲0(在225~600℃,鐵在鋁中的固溶極限爲0.01%~0.022%),Fe與Al易形成FeAl2、FeAl3、Fe2Al5等一系列硬而脆的金屬間化合物,導致焊接接頭塑韌性降低。另外,焊接過程中Al母材表面形成難熔的Al2O3氧化膜,並且熔池溫度越高,表面氧化膜越厚。這種氧化膜既能形成焊縫夾渣,又直接影響焊縫金屬的熔合,導致焊縫塑性差、承載能力低、抗沖擊能力差。
   激光焊热量集中,热源能准确控制,应力应变小,因此激光焊与其他方法相比,更适合于钢、铝异种材料的焊接。
    激光對材料結合部的加熱溫度允許在鋁材與鋼材的熔點之間,當加熱溫度高(可至800℃左右)時,鋁熔體對鋼表面有較好的潤濕性,但過高會抑制濕潤性。經能譜(EDS)分析,所得焊縫中的組織以Fe3Al、FeAl、FeAl3和Fe2Al5爲主,金屬間化合物層中厚30μm處未發現組織裂紋。
    离焦量是激光聚焦后光斑与材料表面的距离。光斑位于材料上方时为正离焦,反之为负。采用负焦量时更易获得高质量的焊缝且最佳离焦位于焊缝深度1/3处,焊缝能达最大焊深。保护气体的作用是包围焊池防止其氧化,并适当加速焊缝的冷却,减小焊缝热影响区宽度。
   以高能激光束焊接可降低热输入,减少金属间化合物层的厚度。另外,钎剂中的Zn作为过渡层,增加了铝对钢的润湿性,进一步减小了金属间化合物层厚度。

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