為了既不破壞焊接件表面狀態(tài),同時使激光焊接工藝過程簡化,可以采用對焊接材料進(jìn)行預(yù)加熱升溫的方法提高材料對激光的吸收率。理論與研究均表明,針對紅外激光,金屬吸收率與溫度依賴關(guān)系可以用下面簡單的表達(dá)式描述:
A(T)=A0+r(T一T0)
式中,A0為在溫度TO下金屬的吸收率,r為吸收率的溫度系數(shù),T為溫度。圖1為金屬材料照射激光時的溫度上升概念圖。圖1中A為用CO2激光,B為用YAG激光照射金屬時的材料溫度上升和相變化狀態(tài)。
如果采用一束YAG激光進(jìn)行預(yù)加熱使鋁合金溫度升高,可以提高后繼激光主焊接光路的吸收率,實(shí)現(xiàn)鋁合金薄板小功率激光焊接的可能。
2.2 鋁合金激光焊接氣孔敏感性高
鋁合金激光焊接氣孔是鋁合金焊接的常見缺陷。氣孔有2類,氫氣孔和由于鑰孔塌陷而產(chǎn)生的氣孔??諝夂捅Wo(hù)氣體中的水分以及氧化膜中吸附的水分是產(chǎn)生焊縫氣孔的主要原因。在激光加熱時,鋁合金表面的結(jié)晶水和化合水將逐步分解。分解出的水分及空氣中的水分可以在激光作用的高溫區(qū)直接分解產(chǎn)生氫,高溫時氫在熔池中溶解度很高,可以吸收大量的氫。如圖2所示,由于鋁合金的導(dǎo)熱性很好,急速冷卻過程中,氫的溶解度下降很快,大量的氫來不及析出從而形成氣孔。在鑰孔模式焊接時,如果鑰孔不穩(wěn)定,熔融金屬蒸汽和氣體就會留在焊縫根部從而形成氣孔。
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