Ласерско заваривање легуре алуминијума је дуго времена било тешко и вруће подручје за научноистраживачке институте и предузећа да наставе да спроводе техничка истраживања и примену. Уз континуирани раст потражње тржишта за лаким структурама и постепеним развојем ласера велике снаге и производа са ласерским главама, цена система за ласерско заваривање је у опадајућем тренду.

У овом контексту, кључно уско грло које ограничава ширење апликација за ласерско заваривање легуре алуминијума ће се померити са уноса трошкова на технологију заваривања.

Пробој у новим или тешко заварљивим материјалима од легура алуминијума и технологији ласерског заваривања у специфичним применама са сложеним структурама дебелих плоча постаће нова технологија ласерског заваривања алуминијумских легура.

1 Карактеристике ласерског заваривања легуре алуминијума
Уз континуирано појављивање машина за ласерско заваривање велике снаге и високих перформанси, технологија ласерског заваривања алуминијумске легуре се брзо развила и постала најперспективнија метода заваривања легуре алуминијума. Ова метода има различите карактеристике у смислу топлотног циклуса заваривања, хемијске металургије, ефикасности производње и облика завара.
Ласерско заваривање алуминијумске легуре има следеће четири предности:
1) Специфична енергија заваривања је мала. Специфична енергија заваривања се односи на енергију потребну за заваривање површине јединице. Упоређујући специфичну енергију заваривања ласерског заваривања и аргон-лучног заваривања, може се утврдити да је специфична енергија ласерског заваривања легуре алуминијума мала, а зона утицаја топлоте мала.
2) Деформација заваривања је мала. Пречник тачке фокусираног ласерског зрака је веома мали, тако да ласерски сноп има малу површину деловања на материјалу, зона утицаја топлоте је релативно мала, а деформација је релативно мала.
3) Ефикасност производње је висока. Пречник ласерске тачке је мали, густина снаге је велика, што омогућава велику брзину заваривања, добар квалитет завара и високу ефикасност производње.
4) Зрно је фино. У процесу ласерског заваривања, вршна температура завара је висока, време задржавања на високој температури је кратко, брзина хлађења је велика, степен подхлађења је велики, а структура завара је у реду.

Због физичких својстава, хемијског састава и структурних карактеристика легуре алуминијума, овај метод такође има одређене проблеме, углавном у следећих пет аспеката.
1) Рефлективност је висока. Када је почетна температура упадне површине зрака ниска, рефлективност ласерског заваривања легуре алуминијума је веома висока. Како температура расте, површина легуре алуминијума се топи и испарава, а њена брзина апсорпције се брзо повећава.
2) Лако се производе поре. Шав за ласерско заваривање је дубок и узак, а брзина хлађења легуре алуминијума је брза, а поре немају времена за преливање.
3) Захтеви за монтажу заваривања су високи. Након што је ласер фокусиран, пречник тачке је веома мали. За ласерску машину за заваривање без функције замаха, сноп се лако помера на завареном шаву, што може лако довести до лошег формирања вара.
4) Легирајући елемент сагорева. Елементи као што су Мн, Мг и Зн у легурама алуминијума имају снажну способност да апсорбују ласерску светлост, што ће изазвати испаравање и сагоревање, што доводи до смањења перформанси завара.
5) Прскање од заваривања. Ефекат рефлексије алуминијумске легуре на ласер је очигледан. Да би се обезбедио ефикасан продор, за заваривање се обично бирају параметри веће снаге. Велика густина енергије и висока вршна температура олакшавају стварање прскања када велика количина паре прође кроз уски простор у кратком временском периоду, посебно код пулсног ласерског заваривања велике снаге.

2 Развој технологије ласерског заваривања легуре алуминијума
2.1 Нафтовод
1) Нафтовод од легуре алуминијума може ефикасно повећати пречник цевовода и дебљину зида цеви, тако да цевовод може транспортовати више уља у назначеном времену. Цевоводни транспорт нафте је веома опасан и подложан цурењу. Једном када дође до цурења, то може изазвати немерљиве материјалне губитке, жртве, загађење животне средине, загађење воде и друге велике опасности.
2) Приликом заваривања цеви од легуре алуминијума, кључ је за побољшање квалитета заваривања и избегавање недостатака у заваривању.
3) Ласерско заваривање цеви од легуре алуминијума може произвести веома велике предности, а истовремено може ефикасно контролисати квалитет заваривања. Током заваривања, може осигурати да се заварени шав формира једном и да је квалитет заваривања релативно висок, што може избјећи опасност од цурења уља узроковану дефектима шава.

2.2 Ласерско заваривање кућишта акумулатора од легуре алуминијума за нова енергетска возила
У индустрији нових енергетских возила, због повећања тежине батерија, постоји већа потражња за лаким конструкцијама. Стога, у поређењу са композитним материјалима ојачаним угљеничним влакнима са већим трошковима и челиком високе чврстоће веће густине, алуминијум и легуре алуминијума су несумњиво важни.
Постао је материјал избора за различите структуре кућишта батерија, од кућишта батерија и језичака, модула и конектора, до лежишта за батерије, плоче од алуминијумске легуре, профили и ливене алуминијумске легуре су нашироко коришћене.
Ћелије квадратног омотача су најпопуларнији производи за апликације ласерског заваривања алуминијумских легура, укључујући заптивке, вентиле отпорне на експлозију, стубове, рупе за убризгавање течности и меке спојеве, итд. Материјали који се користе укључују чисти алуминијум и легуре алуминијума серије 3, са добрим заварљивост, посебно Под осцилирајућим процесом ласерског заваривања, формирају се заварени спојеви готово без дефеката који испуњавају услове заптивања.
Горе наведени процес усваја конвенционалну ласерску и скенирајућу главу за заваривање галванометра, која може остварити висококвалитетно и високо ефикасно ласерско заваривање. Тренутно је на тржишту формирана комплетна прилагођена опрема за производну линију за ласерско заваривање. Модули батерија за нова енергетска возила и носачи батерија имају висок степен индивидуализације и углавном користе легуре алуминијума серије 6 високе чврстоће, а неки користе легуре алуминијума серије 5.

Тренутно се углавном користе МИГ процес заваривања и технологија заваривања трењем. Према различитим потребама и дизајнерским карактеристикама производа, постоје отприлике два типа.
Први тип је кућиште батерије неносивог модула, које карактерише постојање плоча од легуре алуминијума дебљине ≤1,5 мм и нема заптивних захтева за целокупну структуру. И заварен је у облику пробојног заваривања, чеоног споја, заваривања преклопа итд.
Коришћење једног ласера или ласера за окретање може задовољити потребе дубине топљења и ширине топљења. Захтеви за ову врсту производа су релативно једноставни, тако да процес није тежак, а примењује се у производњи.
Техничка решења углавном пружају произвођачи ласерских глава и интегратори ласерских система. Међутим, због употребе појединачног ласерског заваривања, захтеви за зазором монтаже производа су релативно високи, тако да на доследност квалитета заваривања у великој мери утиче тачност димензија улазних материјала и процес стезања.

Други тип је да производ има захтеве за заптивање, а неки захтеви морају да издрже услове држања притиска током одређеног временског периода. Дебљина лима је обично 3~5мм, а монтажа са профилима од алуминијумске легуре укључује чеоне спојеве, угаоне спојеве, преклопне спојеве итд.
Због мање величине производа у поређењу са лежиштем за батерије и релативно ниских услова рада, и произвођач и корисник намеравају да унапреде процес заваривања са МИГ заваривања на ласерско заваривање. Тренутно је у фази истраживања и тестирања процеса ласерског заваривања, које углавном спроводе научноистраживачки институти, добављачи ласера и произвођачи делова.

2.3 Примена технологије ласерског заваривања легуре алуминијума у бродоградњи
Због мале густине и мање тежине материјала од легуре алуминијума, тежиште брода је спуштено уз смањење тежине брода, што доприноси побољшању безбедности и стабилности брода. Због тога се широко користи у неким бродовима као што су јахте, бродови за крстарење, подморнице, рибарски чамци итд. Примена ласерског заваривања у бродоградњи је такође релативно честа. Због велике величине трупа, заваривање је одиграло велику улогу у бродоградњи. Употреба ласерског заваривања је погодна за добијање заварених спојева високе чврстоће, чиме се смањује дебљина коришћене легуре алуминијума. За постизање сврхе мале тежине и високе чврстоће. Сједињене Америчке Државе су израчунале да носач авиона изграђен технологијом ласерског заваривања може да уштеди 200 тона тежине. У ствари, када данас правите ове велике бродове за крстарење у Европи, стопа примене ласерског заваривања је премашила 201ТП3Т, а циљна стопа коришћења у будућности је 501ТП3Т.

2.4 Ласерско заваривање панела од алуминијумске легуре авиона

Лагани авиони у авијацији игра важну улогу у смањењу потрошње горива, повећању домета крстарења и продужењу животног века авиона. У поређењу са легурама титанијума и композитним материјалима од угљеничних влакана, цена легура алуминијума је релативно ниска. Стога, у производњи трупа авиона, алуминијумске легуре заузимају велики удео, углавном алуминијумске легуре серије 7, 6 и 2. У примени везе између облоге трупа трупа и стрингера, традиционална метода користи технологију закивања, а кожа и стрингери усвајају структуру споја у преклопу. Због додатне тежине коју генерише преклапање ивице заковице и везника, а ефикасност производње је ниска, конац и кожа су промењени у структуру у облику слова Т, а ласерско заваривање жице се изводи са леве и десне стране. истовремено да се замени ивица која се преклапа. Са заковицама, то има очигледне ефекте на смањење тежине трупа, побољшање ефикасности повезивања и смањење трошкова производње. На пример, осам панела модела Ербас А380 произведено је коришћењем технологије двостраног ласерског истовременог заваривања, што смањује тежину трупа за 101ТП3Т.

Да сумирамо, иако заваривање легура алуминијума има проблеме компликованог процеса и тешке обраде, са све већом потражњом легуре алуминијума у процесу индустријализације и улога коју она игра у животу постаје све значајнија.
Са брзим развојем технологије ласерског заваривања, примена нове технологије заваривања у производњи заваривања у ваздухопловству ће се брзо развијати. Аутоматизација заваривања и могућност гарантовања високог квалитета и високе поузданости биће основни захтеви технологије заваривања у 21. веку.
Због тога је приликом унапређења и оптимизације процеса заваривања алуминијумских легура потребно у потпуности узети у обзир цену, напредни степен методе и ефикасност заваривања, како би се у највећој мери сузбила појава пора и пукотина, контролисала недостатке спојева и формирају добар завар одличног квалитета.