铝合金激光焊接技术的改善

铝及铝合金是目前制造业领域应用最为广泛的有色金属材料，在重工制造、装修建材、食品机械、船舶机械以及新能源动力电池等领域均有大量的应用。与此同时，由于不同系列铝合金焊接性能差异较大，焊接难度大，成为其进一步发展的瓶颈。为解决这些难点，越来越多的技术人员投入到这项领域的研究当中，也不断有新的技术工艺面世，为铝合金应用的进一步发展提供了更多可能。

铝及铝合金的焊接之所以成为难点，主要还是因为其自身的性能。铝合金成分复杂，除一系工业纯铝以外，其他各系列铝合金均掺杂大量其他金属及非金属成分。这些金属及非金属元素的物理及化学性能与铝本身差异较大，在焊接过程中易出现气孔、裂纹以及焊缝处力学性能差等焊接缺陷。对于激光焊接来说，铝及铝合金属于高反材料，如何提高其对激光的吸收率以及防止反光损伤激光器成为亟待解决的问题。针对铝合金存在的焊接难点，各大激光器厂商及集成商也都在各自的领域推出各种方式来加以解决。

激光器改善

1、抗高反

铝及铝合金材料属于高反材料，对于1080nm波长激光吸收率不高，影响加工过程的稳定性，特别是在焊接过程中，会存在更高的回返现象，常常因为高反导致激光器寿命降低，甚至导致泵源烧毁。近几年来，各激光器厂商对此都投入了大量的精力来解决这一问题，有从内部光闸入手，安装回返光隔离器（图1），也有从QBH头入手，从源头剥离回返光。目前这些解决方案都已经取得了不错的实际使用效果，从这一点来说，未来可期。

2、光束可调

各激光器厂商从光束着手，推出了光束可调技术，具有代表性的是IPG的AMB激光器（产生的光束如图2所示）和Nlight的Corona激光器。通过调节光束模式，产生一个更大更稳定的匙孔，环形光束（图3）使材料软化，并朝熔池底部偏转，减少焊接飞溅及气孔，有效提升了铝合金材质的焊接质量与效率。

3、双波长激光焊接

复合光源焊接金属材料时，主光源光纤激光针对母材进行深熔焊，半导体激光作为次波段光源同步预热材料并增加其熔融状态的时间，有助于抑制焊接热裂纹和焊接内部气孔的产生，同时提高焊接小孔的稳定性，如图6所示。另外，半导体激光能够大大增加母材对激光的吸收率，在铜铝等高反材料的焊接上具有很大优势。