鋁合金的激光焊接


    鋁及其鋁合至激光焊接的主要困難是它對10. 8pon波長的Co2激光束的反射率高。鋁是熱和電的良導(dǎo)體，高密度的自由電子使它成為光的良好反射體，起始表面反射率超過90%，也就是說，深熔焊必須在小千10%的輸人能量開始，這就要求很高的輸入功率以保證焊接開始時必需的功率密度，而一且小孔生成。它對光束的吸收率迅速提高，甚至可達(dá)到90%。從而使焊接過程順利進(jìn)行。鋁及其合金焊接時。隨著溫度的升高，氫在鋁中的溶解度急劇增大，溶解千其中的氫成為焊縫的缺陷源。焊縫中多存在氣孔，深熔焊時根部可能出現(xiàn)空洞，焊道成形較差。


    最近，汽車用銘合金的激光焊接受到關(guān)注，進(jìn)行了許多探討，已對鋁合金車A兇州子了YAG激光焊。通常采用高Si的Al焊絲進(jìn)行YAG激光焊接。利用3kW光纖傳送YAG激光對6 X X X系列的合金進(jìn)行焊接，尤其探討了激光束的匹配問題，以及間隙許允度及重力的影響，向上、向下及橫向焊接都可以。其他，還進(jìn)行了各種臺金YAG激光的對接、搭接及I形接頭焊接試驗，比較了其焊接性及各種保護(hù)氣體下接頭的杭拉強(qiáng)度，進(jìn)行了鑄造材和擠出材的YAG激光焊接，探討了氣孔生成及各種焊接條件的影響。
鎂合金的激光焊接


    Mg合金密度比Al小36%，作為高比強(qiáng)材料受到關(guān)注。因此進(jìn)行了脈沖YAG激光和連續(xù)C02激光焊接試驗，對于板厚1.8MM的AZ31B-H244合金(3.27%Al, 0.79%Zn)各種缺陷較少的最佳焊接條件為平均功率0.8kW, 5ms, 120Hz, 300mm/s,焦點尺寸0. 42mm，連續(xù)C02激光焊接獲得了良好的熔透焊縫。還測定了YAG激光焊接區(qū)的硬度分布，發(fā)現(xiàn)HAZ組織窄，幾乎沒有軟化。


    鋼的激光焊接


    （1）低合金高強(qiáng)度鋼


    低合金高強(qiáng)度鋼的激光焊接，只要所選擇的焊接參數(shù)適當(dāng)，就可以得到與母材力學(xué)性能相當(dāng)?shù)慕宇^。HY-130鋼是一種典型的低合金高強(qiáng)度鋼‘經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，它具有很高的強(qiáng)度和較高的抗裂性。用常規(guī)焊接方法焊，其焊縫和HAZ組織是粗晶、部分細(xì)晶及原始組織的棍合體，接頭的韌性和擾裂性與母材相比要差得多，而且焊態(tài)下焊縫和HAZ金屬組織對冷裂紋特別敏感。激光焊焊接接頭不僅具有高的強(qiáng)度，而且其有良好的韌性和良好的抗裂性。其有以下原因。


    ①激光焊焊縫細(xì)、HAZ姐織窄。在沖擊試驗時，裂故并不沿焊縫砌I AZ姐織擴(kuò)展，常常是擴(kuò)展進(jìn)母材。沖擊斷口的掃描電鏡觀察充分說明了這一點，斷口上大部分區(qū)域是未受熱影響的母材，因此整個接頭的抗裂性，實際上很大一部分是由母材所提供的。


    ②從接頭的硬度和顯微硬度的分布來看，激光焊其有較高的硬度和較陡的硬度梯度，這表明可能有較大的應(yīng)力集中出現(xiàn)。但是，在硬度較高的區(qū)域。正對應(yīng)于細(xì)小的組織。高的硬度和細(xì)小的組織的共生效應(yīng)使得接頭既有高的強(qiáng)度，又有足夠的韌性。


    ③激光焊焊縫HAZ組織主要為馬氏體，這是由干它的焊接速度高、熱輸入小所造成的。HY-130鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)很小(約0.1%)。焊接過程中由于冷卻速度快，形成低碳馬氏體，這種組織的練合性能優(yōu)于捍條電弧焊和熔化極氣體保護(hù)焊中產(chǎn)生的針狀鐵素體和馬氏體的混合物。再加上晶粒細(xì)小得多，接頭性能無疑是優(yōu)良的。


    ④HY-130激光焊時，焊桔中的有害元素大大減少，產(chǎn)生了凈化效應(yīng)，提高了接頭的韌性。


    (2)不銹鋼


    奧氏體不銹鋼由于具有良好的抗腐蝕性，以及高溫和低溫韌性而獲得廣泛的應(yīng)用。這類不銹鋼的特點是合金元素含量高，熱導(dǎo)性僅為低碳鋼的1/3,線膨脹系數(shù)大，為低碳鋼的1. 5倍。


    對Ni-Cr系不銹鋼進(jìn)行焊接時，材料具有很高的能量吸收率和熔化效率。用激光焊焊接時，由子焊接速度快，減輕了不銹鋼焊接時的過熱現(xiàn)象和線膨脹系數(shù)大的不良影響，焊縫無氣孔、夾雜等缺陷，接頭強(qiáng)度和母材相當(dāng)。用小功率激光焊焊接薄板，可以獲得外觀上成形良好、焊縫平滑美觀的接頭。


    不銹鋼的激光焊，可用于核電站中不銹鋼、核燃料包等的焊接，也可以用于化工等其他行業(yè)。


    (3)碳素鋼


    由于激光焊時的加熱速度和冷卻速度非?？?，所以在焊接碳素鋼時。隨著含碳量的增加，焊接裂紋和缺口敏感性也會增加。


    硅鋼

    硅鋼片是一種應(yīng)用廣泛的電磁材料，在軋制過程中為了保證生產(chǎn)線運行的連續(xù)性，需要對硅鋼薄片進(jìn)行焊接，但硅鋼中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高(約3%李，Si對二Fe其有強(qiáng)烈的固深強(qiáng)化作用，使硅鋼的硬度、強(qiáng)度增加，塑性、韌性急劇下降，而且冷軋造成的加工硬化，使強(qiáng)度、硬度進(jìn)一步增加。