中國科學院上海光學精密機械研究所高功率光纖激光技術實驗室在汽車用鋁合金搭接激光焊氣孔消除方面取得新進展，提出一種鋁合金激光焊縫氣孔消除的新方法并揭示氣孔消除機理。傳統(tǒng)激光焊接主要通過單一模式進行：熱傳導焊接模式和匙孔深熔焊模式。新的激光焊接方法通過混合模式來實現激光焊接：匙孔深熔焊模式+熱傳導焊接模式。相關成果發(fā)表于《材料加工技術雜志》（Journal of Materials Processing Technology）。
圖1.搭接板激光焊接示意圖
鋁合金廣泛地應用在汽車、航空航天、軌道交通等行業(yè)用，傳統(tǒng)連接方式主要通過機械連接、電弧焊等實現。常規(guī)激光焊接鋁合金由于鋁合金表面氧化膜的存在以及液態(tài)鋁合金低表面張力等特性易導致匙孔坍塌、形成氣孔。氣孔大量存在焊縫處，降低了搭接工件之間的有效接合面積，使接頭力學性能弱，限制了激光焊技術在鋁合金上的應用。
圖2.焊接路徑擺動示意圖（其中A表示擺動幅度，L表示周期長度）
研究團隊提出了一種異于常規(guī)焊接工藝（3.0m/min）的超高掃描速度（43.5m/min）與擺動激光束路徑相結合的新方法，并探明了擺動路徑的擺動幅度對焊縫氣孔消除的影響規(guī)律。結果表明，新方法能夠有效消除氣孔，并且當擺動幅度大于激光束焦點直徑時，能夠生成幾乎無氣孔焊縫，接頭拉剪強度提升達到75%以上。一種由深溶焊與熱傳導焊組合的新型焊接模式被提出，并通過實驗驗證解釋了該模式對抑制氣孔的作用機制。
圖3.焊接參數對焊縫縱截面氣孔變化的影響 (a) 直線路徑，3.0m/min焊接速度；(b) 擺動路徑，擺幅0.4mm；(c) 擺動路徑，擺幅0.6mm；(d) 擺動路徑，擺幅0.8mm；(e) 擺動路徑，擺幅1.0mm；(f) 擺動路徑，擺幅1.2mm；其中(b)-(f)焊接速度為43.5m/min。
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