激光倾斜角对铝合金焊点熔深的影响

夏丰滨，朱宝华，李小婷，肖华，黄裕佳

(大族激光科技股份有限公司，广东深圳518052)

铝合金重量轻、韧性好、高屈强比且易于加工成形，在工业生产特别是在汽车和航天工业中一些复杂构件上的应用日益广泛，采用铝合金代替钢板材料焊接，可大大降低结构重量［1－5］。铝是较为活泼的金属，铝及其合金导热性很高，表面极易形成难熔的氧化膜，使用传统焊接方法在焊缝中容易形成未熔合、夹杂、气孔、结晶裂纹等缺陷［6－7］。与钨极氩弧焊或熔化极氩弧焊相比，激光焊铝的速度快、焊缝窄、热应变小，搭接接缝减少［8－10］。随着工业发展对高效、环保、自动化的需要，激光技术的应用迅速普及到制造业的许多领域，在此基础上，激光焊接工艺将成为激光应用的重要方面之一。

由于铝合金对激光的反射率较高，为了防止激光束垂直入射造成垂直反射而对激光聚焦镜造成伤害，焊接过程中通常把焊接头偏转一定角度，选择4°～5°最佳。本文进一步探索激光倾斜角度对焊点形态、有效结合面以及深度的研究。

1 试验条件及方法

1.1 试验材料和设备

选择铝镁合金5052为试验材料，试件尺寸50mm×10mm ×0.8 mm，50mm ×10mm ×2 mm，将两层板进行点焊叠焊在一起。

焊接设备为PB300焊接机(Han's laser)，最大输出功率6 kW，传输光纤FSI-600，焊接头准直聚焦系统由焦距为150 mm的准直镜和焦距为150 mm的聚焦镜组成。

1.2 试验方法

把两块铝片用夹具夹紧后进行点焊。激光输出波形采用脉冲波形(图1)，激光束倾斜角度为0°～60°，激光束倾斜方向与激光扫描方向相同(图2)。对焊接后的样品制作金相，在金相显微镜下观察焊缝形貌，并测量熔深和熔宽。……