激光焊接技術(shù)解決鋼-鋁焊接存在的難點(diǎn)

　　鋼-鋁焊接存在一定困難，兩者物理參數(shù)上，密度、熔沸點(diǎn)、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)等相差懸殊。焊接難以得到優(yōu)良焊縫。這種難點(diǎn)的根源主要是鋼、鋁及鋁合金材料中的主要元素Fe和Al的物理參數(shù)、力學(xué)參數(shù)、品格參數(shù)、組織結(jié)構(gòu)相差甚遠(yuǎn)。懸殊較大的熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)使焊接過程中接頭處變形嚴(yán)重，并且存在很大的焊接應(yīng)力，易導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生；Fe、Al品格結(jié)構(gòu)上存在較大差異，如表2所示。鐵在鋁中的。固溶度幾乎為0（在225～600℃，鐵在鋁中的固溶極限為0.01%～0.022%），F(xiàn)e與Al易形成FeAl2、FeAl3、Fe2Al5等一系列硬而脆的金屬間化合物，導(dǎo)致焊接接頭塑韌性降低。另外，焊接過程中Al母材表面形成難熔的Al2O3氧化膜，并且熔池溫度越高，表面氧化膜越厚。這種氧化膜既能形成焊縫夾渣，又直接影響焊縫金屬的熔合，導(dǎo)致焊縫塑性差、承載能力低、抗沖擊能力差。
　  激光焊熱量集中，熱源能準(zhǔn)確控制，應(yīng)力應(yīng)變小，因此激光焊與其他方法相比，更適合于鋼、鋁異種材料的焊接。
    激光對材料結(jié)合部的加熱溫度允許在鋁材與鋼材的熔點(diǎn)之間，當(dāng)加熱溫度高（可至800℃左右）時，鋁熔體對鋼表面有較好的潤濕性，但過高會抑制濕潤性。經(jīng)能譜(EDS)分析，所得焊縫中的組織以Fe3Al、FeAl、FeAl3和Fe2Al5為主，金屬間化合物層中厚30μm處未發(fā)現(xiàn)組織裂紋。
    離焦量是激光聚焦后光斑與材料表面的距離。光斑位于材料上方時為正離焦，反之為負(fù)。采用負(fù)焦量時更易獲得高質(zhì)量的焊縫且最佳離焦位于焊縫深度1/3處，焊縫能達(dá)最大焊深。保護(hù)氣體的作用是包圍焊池防止其氧化，并適當(dāng)加速焊縫的冷卻，減小焊縫熱影響區(qū)寬度。
   以高能激光束焊接可降低熱輸入，減少金屬間化合物層的厚度。另外，釬劑中的Zn作為過渡層，增加了鋁對鋼的潤濕性，進(jìn)一步減小了金屬間化合物層厚度。