與傳統(tǒng)的熔化焊接相比，鋁合金激光焊接加熱集中，焊縫深寬比大，焊接結(jié)構(gòu)變形小，但也存在一些不足。在大功率激光的作用下，鋁合金激光深熔焊縫的主要缺陷是氣孔、表面坍塌和咬邊，通過激光填充線焊接或激光電弧復(fù)合焊接可以改善表面坍塌和咬邊缺陷；焊縫氣孔缺陷控制困難。以下介紹了鋁合金激光焊機(jī)的焊接缺陷控制過程 。

鋁合金激光焊機(jī)焊接缺陷控制工藝

了解鋁合金激光焊接缺陷控制技術(shù) ，首先了解如何產(chǎn)生鋁合金激光焊接孔缺陷，鋁合金激光深熔焊接有兩種特點孔，一種是冶金孔，如電弧熔焊，由于材料污染或空氣侵入導(dǎo)致的氫孔；另一種是工藝孔，由于激光深熔焊接過程中固有孔的不穩(wěn)定波動。在激光深熔焊過程中，液體金屬粘度往往滯后于光束運(yùn)動，其直徑和深度受等離子體/金屬蒸汽的影響，隨著光束和熔池金屬的運(yùn)動，由于熔池金屬流動封閉在孔尖端，全熔深熔焊接在孔中間的腰部。氣泡隨著液體金屬的流動而遷移、滾動，或逃離熔池表面，或被推回小孔。當(dāng)氣泡被熔池固化并被金屬*捕獲時，它就會成為焊縫孔。

顯然，冶金氣孔主要由焊接前表面處理控制和合理的氣體保護(hù)控制，工藝氣孔的關(guān)鍵是確保激光深熔焊工藝小孔的穩(wěn)定性。根據(jù)國內(nèi)激光焊接技術(shù)的研究，鋁合金激光深熔焊接氣孔的控制應(yīng)綜合考慮焊接前、焊接工藝和焊接后處理的各個環(huán)節(jié)，總結(jié)如下新工藝和新技術(shù)。

鋁合金激光焊機(jī)焊接缺陷控制工藝 ：

1.焊前處理方法。焊前表面處理是控制鋁合金激光焊縫冶金氣孔的有效方法。表面處理方法通常包括物理機(jī)械清洗和化學(xué)清洗。近年來，激光沖擊清洗也出現(xiàn)了，這將進(jìn)一步提高激光焊接的自動化程度。

2.焊接工藝參數(shù)穩(wěn)定性優(yōu)化控制。鋁合金激光焊接工藝參數(shù)通常主要包括激光功率、離焦量、焊接速度、氣體保護(hù)的成分和流量。這些參數(shù)不僅影響焊接區(qū)域的保護(hù)效果，而且影響激光深熔焊接工藝的穩(wěn)定性，從而影響焊接孔。通過鋁合金板激光深熔焊，發(fā)現(xiàn)孔穿透穩(wěn)定性影響熔池的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響焊縫形成，導(dǎo)致焊縫孔缺陷，激光深熔焊接穩(wěn)定性與激光功率密度和線量匹配有關(guān)，因此確定合理穩(wěn)定焊縫形成的工藝參數(shù)是有效控制鋁合金激光焊縫孔的有效措施。研究結(jié)果表明，采用焊縫背面寬度與焊縫表面寬度（焊縫背面寬度比）的比例，評價鋁合金板焊縫的形成及其穩(wěn)定性。當(dāng)薄板激光焊接激光功率密度與線能量合理匹配時，可保證一定的焊縫背寬比，有效控制焊縫孔。

3.雙光點激光焊接。雙光點激光焊接是指兩束聚焦激光束同時作用于同一熔池的焊接過程。在激光深熔焊接過程中，焊縫孔形成的主要原因之一是立即關(guān)閉熔池中的氣體。當(dāng)采用雙光點激光焊接時，由于兩束光源的作用，小孔開口大，有利于內(nèi)部金屬蒸汽的逃逸和小孔的穩(wěn)定性，從而減少焊縫孔。A356、AA5083、2024 和5A90鋁合金激光焊接的研究表明，雙光點激光焊接可顯著降低焊縫氣孔。

4.激光電弧復(fù)合焊接。激光電弧復(fù)合焊接是將激光和電弧作用于同一熔池的焊接方法。一般以激光為主要熱源，利用激光與電弧的相互作用，提高激光焊接的熔深和焊接速度，降低焊接裝配精度。利用填充焊絲調(diào)節(jié)焊接接頭的組織性能，利用電弧的輔助作用提高激光焊接孔的穩(wěn)定性，有利于減少焊接孔。在激光電弧復(fù)合焊接過程中，電弧影響激光過程誘發(fā)的金屬蒸汽/等離子體云，有利于激光能量的吸收和孔的穩(wěn)定性。鋁合金激光電弧復(fù)合焊縫的研究結(jié)果也證實了其效果。

5.光纖激光焊接。激光深熔焊接過程中的小孔效應(yīng)源于激光作用下金屬的強(qiáng)蒸發(fā)。金屬蒸發(fā)力與激光功率密度和束流質(zhì)量密切相關(guān)，不僅影響激光焊接的熔深，還影響孔的穩(wěn)定性。SUS304不銹鋼大功率光纖激光研究表明，熔池在高速焊接過程中拉長，抑制飛濺，孔波動穩(wěn)定，孔尖無氣泡。當(dāng)光纖激光用于鈦合金和鋁合金的高速焊接時，也可以獲得無孔焊縫。鈦合金光纖激光焊接保護(hù)氣體控制技術(shù)研究表明，通過控制焊接保護(hù)氣體的位置，可以防止氣體卷入，減少孔閉合時間，穩(wěn)定焊接孔，改變?nèi)鄢氐哪绦袨?，減少焊接孔。

6. 脈沖激光焊接。與連續(xù)激光焊接相比，激光輸出采用脈動輸出，可促進(jìn)熔池循環(huán)穩(wěn)定流動，有利于熔池氣泡逸出，減少焊縫孔。YAG 激光焊接激光功率輸出模式SUS 304L不銹鋼和inconel 690高溫合金焊縫氣孔和性能的影響表明，對于方波脈沖激光焊接，當(dāng)基值功率為1700w隨脈沖幅值而來ΔP隨著焊縫氣孔的增加，不銹鋼的氣孔率從2.1% 降至0.5%，高溫合金的氣孔率由7.1% 降至 0.5%。

以上是鋁合金激光焊機(jī)的焊接缺陷控制過程。由于激光深熔焊本身的優(yōu)點，激光焊接鋁合金在國外引起了廣泛的關(guān)注，已成為航空航天、車輛、船舶等運(yùn)輸工具結(jié)構(gòu)制造技術(shù)的重要研發(fā)方向。然而，由于鋁合金的特點，大功率激光焊接的應(yīng)用仍有許多問題需要深入研究，主要問題是控制焊縫孔隙缺陷，提高焊接質(zhì)量。鋁合金激光焊縫孔工程控制應(yīng)綜合考慮焊接前、焊接工藝和焊接后處理的各個環(huán)節(jié)，以提高焊接工藝的穩(wěn)定性。