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激光焊接機(jī)對鋁及鋁合金的焊接的主要困難有以下方面。

1、由于工件表面在開始時的反射率極高（超過90%），反射率又不穩(wěn)定；

2、隨著溫度的升高，氫在鋁中的溶解度急劇增加，焊縫中普遍存在著氣孔。

3、鋁合金的焊接接頭軟化情況嚴(yán)重，焊縫強(qiáng)度系數(shù)均低于母材。

4、鋁合金材料在溶化狀態(tài)下表面張力小，很容易凹陷。

設(shè)備參數(shù)：

設(shè)備型號              ZXL-1000W

激光輸出功率            1000W

激光波長                1080nm

激光能量              0.1-300J(連續(xù)可調(diào))

單脈沖寬度            0.1ms-20ms

焊接深度：            0.1-2.5mm

脈沖頻率              1000-10000HZ

整機(jī)功率              4KW

電源輸入              220V/380V

冷卻方式              水冷/外循環(huán)水

主機(jī)尺寸              1450 X 680 X 1100mm

光纖型號              三菱SI200/SI300/SI400/SI600（可選配)         

  相對于傳統(tǒng)焊接設(shè)備，光纖激光器光束質(zhì)量好、體積小、精度高、光電轉(zhuǎn)換效率高。在焊接消費類電子產(chǎn)品的鋁合金結(jié)構(gòu)件時，能夠很好地避免傳統(tǒng)激光器焊接時存在的一些缺陷和問題。在此將光纖激光器和在消費類電子產(chǎn)品鋁合金結(jié)構(gòu)件上應(yīng)用廣泛的脈沖激光器進(jìn)行對比研究，以確定光纖激光器是否能夠成功應(yīng)用于此類產(chǎn)品上。

強(qiáng)度和穩(wěn)定性

    焊接裂紋會明顯降低焊接接頭的強(qiáng)度，對產(chǎn)品的實用性和可靠性有巨大影響，是焊接的缺陷之一。鋁合金脈沖激光點焊時，裂紋是影響焊接強(qiáng)度的一個重要因素，由于裂紋的不可避免性以及不規(guī)律性，造成鋁合金點焊的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于材料本身的強(qiáng)度，并且各個焊接產(chǎn)品之間的強(qiáng)度差異也很大，穩(wěn)定性較差。而光纖激光器連續(xù)焊接方式焊接鋁合金能夠避免焊接裂紋的產(chǎn)生，有效提高焊縫的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

    光纖激光器和脈沖激光器焊接同一鋁合金產(chǎn)品的焊接拉力進(jìn)行對比。經(jīng)計算，光纖激光器的平均拉力是脈沖激光器的3.9倍，而拉力數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差只有脈沖激光器的1/3。結(jié)合圖3的金相分析可知，光纖激光器的焊縫結(jié)合部位的寬度比脈沖點焊小得多，但是拉力能達(dá)到脈沖激光器的近4倍，這是因為：（1）光纖激光器焊縫在長度方向上仍有延伸，實際的有效結(jié)合面積并不比脈沖焊點小；（2）脈沖焊點的氣孔和裂紋等焊接缺陷造成其焊接強(qiáng)度遠(yuǎn)低于母材強(qiáng)度，而光纖激光器焊縫的強(qiáng)度接近母材。因此，光纖激光器在焊接該類型產(chǎn)品時，相比脈沖激光器能夠有效提高強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

焊接效率

    由于光纖激光器縫焊的拉力大大高于脈沖激光點焊，這為提高焊接效率提供了空間，通過減小焊縫條數(shù)和焊縫長度，能夠在較高的焊接效率條件下，實現(xiàn)與脈沖激光點焊相同甚至更高的焊接拉力。

在實際操作過程中，通過合理優(yōu)化焊接參數(shù)、焊縫條數(shù)、長度以及焊接位置等，光纖激光器分段連續(xù)縫焊工藝完全可以替代原有的脈沖激光點焊工藝。根據(jù)實際生產(chǎn)中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，該工藝獲得了原有脈沖激光點焊工藝3倍以上的生產(chǎn)效率，同時，將焊接拉力提高到原有脈沖激光點焊工藝的1.5倍以上。

焊接變形

    鋁合金線膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生焊接變形。激光焊接鋁合金的變形量相對較小，但是在焊接IT構(gòu)件類精密程度較高的產(chǎn)品時，即使微小的變形仍然會產(chǎn)生較大的影響，需要進(jìn)行預(yù)防控制。一般采用傳統(tǒng)連續(xù)激光器進(jìn)行縫焊的熱輸入量都要大于脈沖激光點焊，因此變形量也會比脈沖激光點焊大。而光纖激光器由于具有優(yōu)異的光束質(zhì)量，光斑更小，能量更集中，能夠以更快的速度和更小的熱輸入量進(jìn)行焊接，因此產(chǎn)品變形相對傳統(tǒng)連續(xù)激光器更小。

由于光纖激光器具有上述特點，同時光纖激光器焊接鋁合金IT構(gòu)件產(chǎn)品時的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于脈沖激光器，通過合理優(yōu)化光纖激光器的焊接參數(shù)、焊縫條數(shù)、焊縫長度以及分布位置，在滿足工件的強(qiáng)度要求的同時，減少了焊接過程中注入工件的整體熱量，以達(dá)到進(jìn)一步減小工件焊接熱變形的目的。經(jīng)測量，光纖激光器縫焊工件的整體焊接變形量超出脈沖激光點焊3.5%，相對脈沖激光點焊工藝差異不明顯，能夠滿足實際需求。