發布日期：2022-10-09 點擊率：100
隨著手機、平板電腦、筆記本等消費類電子產品的更新發展，大量新工藝、新材料、新結構得到了應用，而鋁合金具有質量輕、強度高、耐腐蝕、成型性好等優點，被廣泛應用于制作各種消費類電子產品結構件，并采用激光脈沖點焊工藝進一步加工。在使用激光進行脈沖點焊時，焊點極易產生裂紋，造成焊接強度下降，穩定性也大大降低。傳統的 CO2、YAG 等連續激光器焊接鋁合金雖然能夠避免裂紋的產生，但是傳統激光器光束質量差、體積龐大、維護費用高、光電轉換效率低，在一定程度上制約了其在消費類電子產品上的應用。尤其是消費類電子產品的結構件都具有厚度薄、體積小、精度高等特點，采用傳統連續激光器焊接時易產生變形大、焊穿、燒熔等問題。
光纖激光器的快速發展為解決這一難題帶來了契機，光纖激光器誕生于 20 世紀 60 年代，受當時技術條件限制，發展比較緩慢。自 1988 年Snitzer 等人提出雙包層光纖以來，基于這種包層泵浦技術的光纖激光器和放大器獲得了快速發展，光纖激光器的輸出功率水平快速提升，并廣泛應用于高精度激光加工、激光醫療、光通信及國防等領域。
相對于傳統激光器，光纖激光器光束質量好、體積小、精度高、光電轉換效率高。在焊接消費類電子產品的鋁合金結構件時，能夠很好地避免傳統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品鋁合金結構件上應用廣泛的脈沖激光器進行對比研究，以確定光纖激光器是否能夠成功應用于此類產品上。
實驗材料和設備
(1) 實驗材料
實驗選取了具有代表性的 5052鋁合金作為材料，并分析其化學成分，結果如表 1 所示。材料厚度為 0.8mm，焊接接頭為搭接接頭。
(2) 實驗設備
實驗所用脈沖激光器為 YAG 燈泵功率反饋脈沖激光器，激光器功率300W，其外觀如圖 1 所示。光纖激光器采用單模光纖激光器，激光功率500W，外觀如圖 2 所示。
圖1：YAG脈沖激光焊接機
圖2：500W光纖激光器
實驗過程中采用金相分析法評估焊接質量，通過拉力測試評估焊接強度，并通過測量焊后工件外觀尺寸的方法評估焊接變形。實驗中的焊接參數如表 1、表 2 所示。
焊接缺陷
鋁合金激光焊接的主要缺陷是氣孔和裂紋，這點在脈沖激光焊接時體現得尤為明顯。一般認為鋁合金激光焊接產生的氣孔主要是氫氣孔和低熔沸點合金元素蒸發導致的氣孔。鋁合金線膨脹系數高，焊接應力大，又是共晶型合金，易產生熱裂紋。尤其是激光脈沖點焊時，單個脈沖作用時間短，熱循環速度快，裂紋傾向很大。而采用光纖激光器連續縫焊鋁合金時，由于熔池存在時間大大延長，改善了焊接應力以及低熔點物質對焊接裂紋的影響，極大地減少了焊接過程中產生裂紋的傾向。同時，熔池存在時間的延長也有利于熔池中氣體的排出，減少焊接氣孔的形成。
圖3：脈沖激光器鋁合金點焊焊點與光纖激光器縫焊焊縫金相對比
脈沖激光器鋁合金點焊焊點與光纖激光器縫焊焊縫金相對比如圖 3 所示，由圖 3 可知，光纖激光器連續縫焊條件下，裂紋和氣孔都得到了明顯的改善。
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