上海光机所研究员杨上陆：激光焊接铝合金难点及新工艺探索

2020年9月14日，由OFweek激光网承办的“OFweek 2020（第十七届）先进激光技术应用峰会暨‘维科杯’激光行业年度评选颁奖典礼”在上海西郊庄园丽笙大酒店圆满落幕。在下午的智能制造专场，中国科学院上海光学精密机械研究所研究员、博士生导师杨上陆率先登台，进行了“激光焊接铝合金难点及新工艺探索”主题演讲。

上海光机所研究员、博士生导师 杨上陆

（图片来源：OFweekWKW·激光）

杨上陆指出，近年来随着激光器价格下降，车身用铝量／铝电池壳市场增大等有利因素的影响，铝合金激光焊行业增速明显，各大厂商积极进行激光焊工艺、铝合金材料以及电池壳结构设计创新。

不过铝合金激光焊发展到今天依然难点重重，其中主要包括固态铝对光纤激光吸收率低，约为5％，对能量密度要求较高；熔融铝表面张力低，约为Fe的一半，容易造成表面不平整，小孔坍塌，焊缝下塌；铝合金含低熔点合金元素Mg、Si等，容易造成元素易烧损，低熔点共晶裂纹；液态铝氢溶解度大，固态铝氢溶解度小，容易造成焊缝气孔倾向；铝容易被氧化，需要保护气体等。由于以上多方面因素影响，目前车展中量产产品依然存在很多铝焊接问题，例如汽车车门突刺、下塌，前防撞梁熔合线开裂等。

铝合金激光焊工艺应用方案中摆动焊颇为常用，激光光束在运动过程中摆动主要是为了提升能量吸收率，与焊缝跟踪结合，解决焊缝间隙问题。目前推出的摆动焊新工艺，可以通过匙孔与热传导复合的焊接模式，获得无气孔、背面不穿透的焊缝。

此外，通过激光电弧复合焊、激光填丝焊等工艺的优化，可以得到光滑的焊接接头，改善电池托盘的气孔以及焊缝问题。关于激光焊接铝合金难点及新工艺探索，可以总结为四大方面，分别为6系铝合金焊接裂纹问题、接头软化问题；激光填丝、激光电弧复合焊可达性问题；激光焊在铝合金车身的应用需要新工艺突破；激光焊在铝合金电池壳应用需要合理的结构设计与工艺验证。

杨上陆还指出，目前上光所激光智能制造技术研发中心围绕汽车、先进轨道交通、航空航天、船舶等领域中新材料、难加工材料的激光智能制造关键技术及高端装备等展开应用基础研究、知识产权布局及技术转移转化，实现部分技术国际领先，打破国外垄断。

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