În prezent, odată cu creșterea complexității conductei auto, tot mai multe puncte de sudură, aduce inevitabil o mulțime de probleme de sudare cu flacără, desigur, fiecare metodă de sudare trebuie să aibă propriile avantaje și dezavantaje. Acest articol pentru a analiza fezabilitatea conductei de aer condiționat de sudare cu laser.
Un mod de rezolvare a problemei sudării cu laser a aliajului de aluminiu
Astăzi, sudarea cu laser este utilizată pe scară largă în industria de prelucrare. În plus, tehnologia laser are, de asemenea, caracteristicile unui aport mic de căldură de sudare, influență mică a zonei de căldură de sudare, nu ușor de deformat etc. Prin urmare, a primit o atenție specială în domeniul sudării aliajelor de aluminiu.
Pe de altă parte, datorită caracteristicilor de procesare ale aliajului de aluminiu, există unele dificultăți de sudare în sudarea cu laser a aliajului de aluminiu. Cum să rezolvi aceste probleme?
Problema 1: aliajul de aluminiu are o rată scăzută de absorbție a laserului.
Această problemă se datorează în principal materialului din aliaj de aluminiu. Datorită reflectivității inițiale ridicate și conductivității termice ridicate a aliajului de aluminiu față de fasciculul laser, aliajul de aluminiu are o absorbție scăzută a fasciculului laser înainte de topire. Aliajele de aluminiu au un efect puternic de reflexie asupra luminii laser datorită densității mari de electroni liberi din aliajul de aluminiu în stare solidă, care tinde să interacționeze cu fotonii din fascicul și să reflecte energia. Studiile au arătat că reflectivitatea aliajelor de aluminiu este de până la 90% pentru laserele cu CO2 gazos și aproape de 80% pentru laserele solide. În același timp, aliajele de aluminiu au o conductivitate termică puternică, ceea ce duce la o absorbție scăzută a luminii laser de către aliajele de aluminiu. Prin urmare, trebuie luate măsuri adecvate pentru a îmbunătăți absorbția luminii laser de către aliajele de aluminiu.
Pentru această problemă, soluția include în principal următoarele aspecte:.
1. Pretratarea suprafeței materialelor din aliaje de aluminiu. Aliajul de aluminiu are un răspuns laser ridicat. Pretratarea adecvată a suprafeței aliajului de aluminiu, cum ar fi oxidarea anodică, lustruirea electrolitică, sablare cu nisip, sablare, etc. poate îmbunătăți semnificativ absorbția energiei radiante pe suprafață. Studiile au arătat că tendința de cristalizare a aliajului de aluminiu după îndepărtarea peliculei de oxid este mai mare decât cea a aliajului de aluminiu original. Pentru a nu distruge finisajul suprafeței aliajului de aluminiu, simplificați procesul de sudare cu laser, puteți utiliza procesul de sudare pentru a crește temperatura suprafeței piesei de prelucrat pentru a îmbunătăți absorbția laserului de către material.
2. Reduceți dimensiunea spotului și creșteți densitatea puterii laserului. Prin creșterea densității de putere a laserului pentru a îmbunătăți absorbția aliajului de aluminiu la laser. Densitatea crescută a puterii laserului va face ca bazinul de sudură topit să producă un efect de gaură mică, care poate spori foarte mult materialul la rata de absorbție a laserului.
3. Schimbați structura de sudare, astfel încât fasciculul laser să fie reflectat de mai multe ori în gol pentru a facilita sudarea cu laser a aliajului de aluminiu. Forma articulației va afecta absorbția laserului. Teșirea în V și teșirea pătrată sunt mai favorabile pentru formarea găurii cheii decât îmbinările fără teșire, astfel încât densitatea puterii laserului crește, iar absorbția laserului de către aliajul de aluminiu crește.
Problema 2: Ușor de produs porozitate și fisuri termice, procesul de sudare cu laser din aliaj de aluminiu este predispus la porozitate și fisuri termice.
Porozitatea este cel mai frecvent și cel mai important tip de defecte în sudarea cu laser a aliajelor de aluminiu. Tipurile de porozitate pot fi împărțite în 2 categorii.
O clasă se datorează sudării cu laser a aliajului de aluminiu în procesul de răcire a solubilității hidrogenului scade brusc, conținutul de hidrogen din aliaj de aluminiu în stare topită până la {{0}}.69mL/100g, solidificarea la răcire a conținutului de hidrogen din aliajul de aluminiu de 0,036 mL/100g, precipitare suprasaturată de hidrogen și formarea porilor de hidrogen. În plus, există un strat de film de oxid pe suprafața aliajului de aluminiu, iar apa cristalină de pe suprafața aliajului de aluminiu, aerul și umiditatea din gazul protector se descompun direct în hidrogen în timpul sudării. Acești pori de hidrogen în procesul de răcire rapidă de sudare cu laser din aliaj de aluminiu pentru a scăpa și a rămâne în sudură pentru a forma pori de hidrogen.
O altă categorie se datorează procesului de sudare cu laser produs de instabilitatea și prăbușirea găurii cheii, metalul lichid este prea târziu pentru a umple găurile formate. Porozitatea excesivă va reduce densitatea sudurii, va reduce capacitatea portantă a îmbinării și va face ca rezistența și plasticitatea îmbinării să aibă grade diferite de reducere.
Reduceți sudarea cu laser din aliaj de aluminiu în defectele de porozitate într-o serie de măsuri, cum ar fi schimbarea traseului de mers al fasciculului laser, utilizarea oscilației fasciculului la bazinul topit pentru amestecare, creșterea posibilității de porozitate scăpată de la suprafață, utilizarea de sârmă de umplutură sau pulbere de aliaj de umplutură, precum și utilizarea tehnologiei dual-spot și sudarea cu laser compozit și alte măsuri pot fi realizate pentru a reduce efectul porozității, dar este dificil de eliminat de la rădăcină. Conductivitatea termică a aluminiului este relativ bună, în funcție de materialul aliajului de aluminiu, grosimea și starea suprafeței în procesul de sudare pentru a ajusta forma de undă a puterii laser. După cum se arată în figura înainte de vârful formei de undă pentru sudare, poate fi folosit și înainte de preîncălzire după forma de undă de izolație pentru sudare, pentru a reduce punctul de suflare și porozitatea joacă un anumit rol. Poate reduce colapsul instabil al porilor, poate modifica unghiul de iradiere al fasciculului laser și poate aplica un câmp magnetic în sudare, dar poate controla eficient porii produși în timpul procesului de sudare.
Motivul cracării termice în sudarea cu laser a aliajului de aluminiu este legat în principal de propriile caracteristici și de procesul de sudare. Contracția de solidificare a aliajului de aluminiu (până la 5%), stresul de sudură și deformarea și metalul de sudură în cristalizarea de-a lungul limitelor granulelor vor produce o organizare eutectică cu punct de topire scăzut, astfel încât limitele granulelor ale forței de lipire să slăbească în efortul de tracțiune sub acţiunea formării de fisuri fierbinţi.
Adoptarea metodei de umplere a sârmei sau a pulberii de aliaj poate reduce tendința de fisurare la cald, iar controlul vitezei de încălzire și răcire prin ajustarea parametrilor procesului de sudare poate reduce, de asemenea, tendința de fisurare la cald. Când utilizați un laser YAG, aportul de căldură poate fi controlat prin ajustarea formei de undă a impulsului pentru a minimiza crăparea cristalelor.
Problema 3: Scăderea proprietăților mecanice ale legăturilor sudate - înmuiere
Pierderea prin ardere a elementelor de aliere în timpul procesului de sudare reduce proprietățile mecanice ale legăturilor sudate din aliaj de aluminiu.
„Înmuierea” este fenomenul de rezistență și duritate redusă a îmbinărilor sudate. Când se utilizează îmbinări din aliaj de aluminiu de sudare cu laser, țesutul de sudură și zona afectată de căldură a îmbinărilor sudate au aceeași problemă de înmuiere. Un număr mare de studii au arătat că fenomenul de înmuiere al sudării aliajelor de aluminiu este dificil de eliminat în mod fundamental, dar în comparație cu sudarea cu ecranare cu gaz, sudarea cu laser datorită aportului redus de căldură, astfel încât zona de înmuiere a sudurii este mai îngustă. Sudarea cu laser din aliaj de aluminiu și sudura cu electrod de topire cu gaz în comparație cu îmbinările sudate cu laser, gradul de „înmuiere” este mai mic, iar rezistența la tracțiune cu creșterea vitezei de sudare și creșterea. Plasma asupra procesului de sudare a impactului energiei de ionizare a elementului de aluminiu este scăzută, sudarea cu laser este mai probabil să formeze o plasmă metalică, plasmă cauzată de refracția laserului, deviația, schimbând astfel punctul focal al poziției fasciculului laser, deci că raportul de adâncime a sudurii este redus, afectând calitatea îmbinărilor sudate. Adoptați metoda pudrei pre-poziționate pe suprafața piesei de prelucrat pentru a atenua expansiunea plasmei în direcția înălțimii saltului, astfel încât plasma de pe suprafața piesei de prelucrat să poată menține stabilitatea relativă a amplitudinii saltului.
Porii instabili în procesul de sudare a aliajului de aluminiu duc la scăderea proprietăților mecanice ale îmbinării sudate. Aliajul de aluminiu include în principal Zn, Mg și Al. În procesul de sudare, punctul de fierbere al aluminiului este mai mare decât celelalte două elemente. Prin urmare, unele elemente de aliere cu puncte de fierbere scăzute pot fi adăugate la sudarea elementelor din aliaj de aluminiu, ceea ce favorizează formarea de găuri mici și fermitatea sudurii.
Două tehnologie de sudare cu laser din aliaj de aluminiu
1 sudare cu laser cu autotopire din aliaj de aluminiu
Sudarea cu autotopire cu laser se referă la fascicul laser cu densitate mare de energie ca sursă de căldură, impactul asupra suprafeței materialului de bază, astfel încât materialul de bază în sine să se topească, formarea metodei de sudare a îmbinărilor sudate. Pentru sudarea cu laser din aliaj de aluminiu, suprafața din aliaj de aluminiu a reflectivității laserului este mare, sudarea necesită o putere laser mai mare; diametrul spotului laser este mic, cerințele de precizie ale instrumentului de sudură sunt ridicate, valoarea de toleranță a decalajului pieselor este scăzută, de obicei necesită o valoare a spațiului pieselor de 0.2mm următoarele; procesul de sudare a vitezei de încălzire și răcire, sudarea defectelor de porozitate, concentrația densității energiei laser, efectul de gaură a cheii este ușor de condus la sudarea concavă și la fenomenul de mușcătură a marginilor, prin urmare, pentru procesul de sudare, laserul fasciculul este o sursă de căldură cu fascicul laser cu densitate mare de energie. Fenomenul de mușcătură a muchiei, prin urmare, parametrii procesului de sudare au cerințe ridicate. Sudarea cu autotopire cu laser în sudarea aliajelor de aluminiu reflectă avantajele calității bune a sudurii, vitezei rapide de sudare și automatizării ușoare și este utilizată pe scară largă în industria auto. În industria vehiculelor electrice, etanșarea carcasei bateriei de putere este utilizată în principal în sudarea prin autotopire cu laser din aliaj de aluminiu. Un vehicul de energie nouă întreprinderi în corpul de aluminiu, ansamblul ușii și partea laterală a componentelor structurale ale sudării este, de asemenea, utilizat în sudarea prin fuziune cu laser din aliaj de aluminiu.
2 Sudare cu laser din aliaj de aluminiu a firului de umplere
Sudarea cu laser a sârmei de umplutură în laser este încă principala sursă de căldură pentru a topi metalul sudat, dar utilizarea dispozitivului de alimentare automată a sârmei la bazinul topit este alimentată în mod continuu în metalul de umplutură pentru a realiza procesul de conectare metalurgică. În comparație cu sudarea cu autotopire cu laser, sudarea cu sârmă de umplutură cu laser relaxează cerințele de precizie a golului procesului de sudare, prin umplerea sârmei de diferite compoziții, pentru a îmbunătăți proprietățile metalurgice ale sudurii, pentru a preveni generarea de fisuri termice de sudură și porozitate. , și pentru a îmbunătăți stabilitatea procesului de sudare și proprietățile mecanice ale îmbinărilor.
Sudarea cu sârmă de umplutură cu laser din aliaj de aluminiu are caracteristicile unei calități bune a aspectului, precizia decalajului procesului este mai slabă decât sudarea cu autotopire cu laser, etc. Se aplică de obicei pe suprafața aspectului corpului, cum ar fi între capacul superior și carcasa laterală. , și între panourile superioare și inferioare ale plăcii exterioare a capacului portbagajului. Există, de asemenea, unele modele pentru a obține o calitate superioară a sudurii și utilizarea sudării cu sârmă de umplutură cu laser pentru a suda ușile din aliaj de aluminiu.
3 aliaje de aluminiu laser - sudare compozit cu arc
Laser - sudarea cu arc compozit este laserul și arcul 2 tipuri de proprietăți fizice, mecanismul de transfer de energie este foarte diferit de compozitul sursei de căldură împreună și împreună în rolul piesei de prelucrat sudate, nu numai că dau joc complet celor 2 tipuri de căldură sursă a avantajelor lor respective, dar și să compenseze neajunsurile celuilalt. În sudarea compozită cu laser din aliaj de aluminiu - arc, arcul poate ghida sursa de căldură cu laser, poate îmbunătăți aliajul de aluminiu cu privire la capacitatea de absorbție a laserului și utilizarea energiei în procesul de sudare și modelarea suprafeței de sudare decât sudarea cu autotopire cu laser. În plus, introducerea arcului poate reduce foarte mult precizia de montare a piesei de prelucrat sudate, în timp ce arcul are un efect de diluare asupra plasmei de sudare cu laser, ceea ce poate reduce efectul de ecranare al plasmei asupra laserului. Laserul joacă un rol important în stabilizarea arcului, astfel încât arcul să poată fi stabilizat în sudarea de mare viteză pe îmbinare, ceea ce poate îmbunătăți calitatea sudurii îmbinării și poate crește viteza de sudare.
Concluzie
Densitatea de energie a fasciculului de sudare cu laser din aliaj de aluminiu de până la 109W/cm2, în același timp are avantajele încălzirii concentrate, daune termice, proporție de adâncime și lățime de sudare, deformare de sudare etc., procesul de sudare este ușor de integrat, automatizare, flexibilizare , se poate realiza sudarea de mare viteză și de înaltă precizie, iar procesul de sudare nu necesită un mediu de vid, nu produce raze X, potrivite în special pentru sudarea de înaltă precizie a structurilor complexe. Cea mai atractivă caracteristică a sudării cu laser a aluminiului este eficiența sa ridicată, iar pentru a da un joc maxim acestei eficiențe ridicate, este necesar să o aplicați la grosimea mare a sudării prin fuziune profundă. Prin urmare, cercetarea și aplicarea laserului de mare putere pentru sudarea prin fuziune profundă de grosime mare va fi tendința inevitabilă a dezvoltării viitoare. Sudarea prin fuziune profundă cu grosime mare evidențiază fenomenul pinhole și efectul acestuia asupra porozității sudurii, astfel încât mecanismul de formare și controlul pinholurilor devin din ce în ce mai populare și vor deveni o problemă fierbinte de preocupare generală și de cercetare în industrie.
Îmbunătățirea stabilității procesului de sudare cu laser, formarea sudurii și calitatea sudurii sunt obiectivele urmărite. Prin urmare, noile tehnologii, cum ar fi procesul compozit cu arc laser, sudarea cu laser cu sârmă de umplutură, sudarea cu laser cu pulbere neprestabilită, tehnologia cu dublă focalizare, modelarea fasciculului etc. vor fi îmbunătățite și dezvoltate în continuare.
