泊头激光焊铝，创新焊接技术在铝合金材料中的应用
- 时间：2024-11-30 01:34:58
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随着汽车行业的不断壮大，纯电动汽车和燃料电池汽车将共同主导中国新能源汽车市场的未来发展。电动车轻量化和燃料电池的大量使用，必然涉及到越来越多的铝合金焊接工艺。铝合金作为一种重要的轻金属材料，因其具有良好的物理、化学和机械性能而被广泛应用于工业生产中。然而，传统的惰性气体钨极保护焊和熔化极惰性气体保护焊两种焊接工艺，存在焊接速度慢、生产效率低等问题，同时由于焊接热输入大，导致铝合金焊接变形较大，且焊接接头处晶粒粗大，产品质量较差。在这种背景下，激光焊接技术以其高能量密度、较快的焊接速度和较小的热输入等优势，逐渐成为铝合金焊接的重要方法。本文将对泊头激光焊铝进行深入探讨，以期为相关领域的研究和生产提供参考。
1.实验条件与方法
- 实验设备
实验采用高光束质量的飞博激光YDFL－2000－CW－MM高功率连续光纤激光器，工作模式为：CW／QCW，中心波长为1080nm，光束质量M2＜1.6；嘉强BW240－4KW光纤激光高功率以及具有同轴 CCD 显示和照明功能的焊接头（准直聚焦配比为100：200）；史陶比尔TX90六轴机器人。采用JZX91熔深显微镜观察焊缝表面。
- 实验材料
按合金化系列，铝及铝合金可分为 1 系（工业纯铝）、2 系（铝 － 铜）、3 系（铝 － 锰）、4 系（铝 － 硅）、5 系（铝 － 镁）、6 系（铝 － 镁 － 硅）、7 系（铝 － 锌 － 镁 －铜）、8 系（其他）八类合金。不同的系列的铝合金由于成分和组织的差异，所表现出来的焊接性能相差也是比较大的。3系铝合金是防锈铝合金，具有优秀的防锈特性，成形性、熔接性、耐蚀性均良好，其中3003铝合金通常用于动力电池外壳，3A21 铝合金用于微波组件外壳。本次实验采用3003铝合金材料进行了激光焊接测试。焊接接头采用对接的方式,将工件切割成100mm＊100mm＊2mm板材进行对焊。
2.优化后的焊接工艺参数
- 连续激光焊接参数优化
离焦量：-1mm；激光器输出功率：2000W；焊接速度：3m/min。在此条件下，焊缝表面成型较好且熔深适中。
- 脉冲激光焊接参数优化
脉冲波形：方波；激光功率：2000W；离焦量：+1mm；占空比：50%；频率：15Hz。在此条件下，焊缝表面成型较好且熔深适中。
通过以上实验结果和分析，可以看出激光焊接在铝合金材料中的应用具有很大的潜力。在未来的发展中，还需要进一步深入研究如何提高激光焊接的效率和质量，以满足工业生产的需求。
