Hur man löser problemet med lasersvetsning av aluminiumlegering

För närvarande, med ökningen av komplexiteten i bilrörledning, fler och fler svetspunkter, vilket oundvikligen medför många problem med flamsvetsning. Naturligtvis har varje svetsmetod sina egna fördelar och nackdelar. Den här artikeln analyserar genomförbarheten av lasersvetsluftkonditioneringsrörledning.

Idag används lasersvetsning flitigt inom bearbetningsindustrin. Dessutom har laserteknologi också egenskaperna för liten svetsvärmetillförsel, liten inverkan på svetsvärmeområdet och inte lätt att deformera, så den har fått särskild uppmärksamhet inom området för aluminiumlegeringssvetsning.

Å andra sidan, på grund av bearbetningsegenskaperna hos aluminiumlegering, har aluminiumlegeringslasersvetsning vissa svetssvårigheter. Hur löser man dessa problem?

Problem 1: Aluminiumlegering har en låg absorptionshastighet av laser. Detta problem beror främst på aluminiumlegeringsmaterialproblemet. På grund av den höga initiala reflektionsförmågan och höga värmeledningsförmågan hos aluminiumlegering till laserstrålen, är absorptionshastigheten för aluminiumlegering till laserstrålen före smältning mycket låg. Aluminiumlegering har en stark reflektionseffekt på laser, vilket beror på den höga densiteten av fria elektroner i solid state av aluminiumlegering, vilket är lätt att reflektera energin med fotonen i strålen.

Studier visar att reflektionsförmågan hos aluminiumlegering till gas CO2-laser är så hög som 90%, och reflektionsförmågan hos solid laser är nära 80%. Samtidigt har aluminiumlegering en stark värmeledningsförmåga, vilket resulterar i en mycket låg absorptionshastighet för aluminiumlegeringslaser. Därför måste lämpliga åtgärder vidtas för att förbättra laserabsorptionshastigheten för aluminiumlegering.

För att lösa detta problem inkluderar lösningarna huvudsakligen följande aspekter:

1. Ytförbehandling av aluminiumlegeringsmaterial. Aluminiumlegeringar har en hög laserrespons. Korrekt förbehandling av aluminiumlegeringsytan, såsom anodisk oxidation, elektrolytisk polering, sandblästring, sandblästring etc. Det kan avsevärt förbättra ytabsorptionen av strålningsenergi. Resultaten visar att kristallisationstendensen för aluminiumlegering efter att oxidfilmen tagits bort är högre än den för originalaluminiumlegering. För att inte förstöra ytfinishen av aluminiumlegering och förenkla lasersvetsprocessen, kan svetsprocessen användas för att öka yttemperaturen på arbetsstycket och förbättra absorptionshastigheten för materialet till lasern.

2. Minska fläckstorleken och förbättra laserns effekttäthet. Laserabsorptionen av aluminiumlegering förbättras genom att öka laserns effekttäthet. Ökningen av lasereffekttätheten kommer att orsaka en liten håleffekt i svetsbassängen, vilket avsevärt kan förbättra absorptionshastigheten för materialet till lasern.

3. Ändra svetsstrukturen så att laserstrålen reflekteras i gapet många gånger för att underlätta lasersvetsning av aluminiumlegering. Ledformen påverkar absorptionen av laserljus. V-formad fas och fyrkantig avfasning är mer gynnsamma för bildandet av nyckelhål än icke-fasade fogar, och laserns effekttäthet ökar, och laserabsorptionshastigheten för aluminiumlegering ökar också.

Problem 2: Det är lätt att producera porer och heta sprickor, som är lätta att producera porer och heta sprickor i lasersvetsningsprocessen av aluminiumlegering. Porositet är den vanligaste och viktigaste defekten vid lasersvetsning av aluminiumlegering. Stomatatyper kan delas in i två kategorier.

En är att på grund av den kraftiga nedgången i vätgas löslighet i kylprocessen för lasersvetsning av aluminiumlegering, kan vätehalten i smält aluminiumlegering nå {{0}}.69mL/100g, vätehalten av aluminiumlegering efter kylning och stelning är 0,036 ml/100 g, och det övermättade vätet fälls ut och bildar väteporer. Dessutom finns det en oxidfilm på ytan av aluminiumlegeringen, och vattnet i kristallvattnet, luften och skyddsgasen på ytan av aluminiumlegeringen sönderdelas direkt till väte under svetsning. Dessa väteporer är för sena att släppa ut under den snabba kylningsprocessen för lasersvetsning av aluminiumlegeringar, och stannar kvar i svetsen för att bilda väteporer.

Den andra beror på instabiliteten hos nyckelhålet som genereras i lasersvetsprocessen och kollapsen, och den flytande metallen har inte tid att fylla hålet. Överdriven porositet kommer att minska svetsens densitet, minska fogens bärförmåga och minska fogens styrka och plasticitet i varierande grad.

Det finns många åtgärder för att minska defekterna i gashålet i lasersvetsningen, såsom möjligheten att blanda den smälta poolen, lägga till möjligheten för ytan, fyllningen av tråden eller fyllningen av legeringspulvret och användningen av dubbelpunktsteknik och laserkompositsvetsning för att minska effekten av porerna, men det är svårt att eliminera det hela. Värmeledningsförmågan hos aluminium är bättre, och lasereffektvågformen kan justeras enligt aluminiumlegeringens material, tjocklek och yttillstånd. I bilden av den ledande vågsvetsningen kan den även användas för svetsning av den vågtyp som är isolerad efter förvärmning, vilket kan spela en roll för att minska gas- och gashålen. Det kan minska instabiliteten i porerna, ändra vinkeln på laserstrålen och applicera magnetfältet i svetsningen och kan effektivt kontrollera medelklassens porer.

Orsaken till hetsprickor vid lasersvetsning av aluminiumlegering är huvudsakligen relaterad till dess egna egenskaper och svetsprocess. Under stelnandet av aluminiumlegering är krympningshastigheten stor (upp till 5%), svetsspänningen och deformationen är stor, och svetsmetallen kommer att producera eutektisk struktur med låg smältpunkt längs korngränsen under kristalliseringen, så att korngränsen bindningskraften försvagas och heta sprickor bildas under inverkan av dragspänning.

Tendensen för hetsprickning kan minskas genom att fylla tråd eller legeringspulver, och tendensen till hetsprickning kan också minskas genom att justera svetsprocessparametrarna för att styra uppvärmnings- och kylningshastigheten. När du använder YAG-lasrar kan värmetillförseln kontrolleras genom att justera pulsvågformen för att minska kristallsprickning.

Problem 3: Svetsade länkars mekaniska egenskaper försämras - mjukgörande

Förbränningsförlusten av legeringselement i svetsprocessen minskar de mekaniska egenskaperna hos aluminiumlegeringssvetsade fogar.

"Mjukgöring" är fenomenet med minskad styrka och hårdhet hos svetsfogar. När lasersvetsning av aluminiumlegering används har svetsstrukturen och den värmepåverkade zonen i den svetsade fogen också uppmjukningsproblem. Ett stort antal studier har visat att mjukningsfenomenet med aluminiumlegeringssvetsning är svårt att eliminera i grunden, men jämfört med gasskyddad svetsning minskar lasersvetsning värmetillförseln och gör svetsens mjukningszon smalare. Jämfört med MIG-svetsning är "mjukningsgraden" av lasersvetsade aluminiumlegeringsförband lägre, och draghållfastheten ökar med ökningen av svetshastigheten. Plasmas påverkan på svetsprocessen Aluminiumelementjoniseringsenergin är låg, lasersvetsning är lättare att bilda metallplasma, plasma orsakad av laserbrytning, avböjning, och därigenom ändrar laserstrålens fokus, så att svetspenetrationsförhållandet reduceras, påverkar kvaliteten på svetsfogen. Genom att förinställa pulvret på arbetsstyckets yta försvagas expansionen och pulseringen av plasmat i höjdriktningen, så att plasman kan upprätthålla en relativt stabil pulsationsamplitud på arbetsstyckets yta.

De mekaniska egenskaperna hos svetsfogar av aluminiumlegering minskar på grund av instabil porositet under svetsning. Aluminiumlegeringar inkluderar huvudsakligen Zn, Mg och Al. Under svetsprocessen har aluminium en högre kokpunkt än de två andra elementen. Därför kan några legeringselement med låg kokpunkt läggas till vid svetsning av aluminiumlegeringskomponenter, vilket bidrar till bildandet av små hål och svetsningens soliditet.

1. Självsvetsningssvetsning med laser av aluminiumlegering

Självsvetsning med laser hänvisar till laserstrålen med hög energidensitet som en värmekälla, inverkan på ytan av basmaterialet, så att själva basmaterialet smälter och bildar en svetsfogsmetod. För lasersvetsning av aluminiumlegering har ytan av aluminiumlegering hög reflektivitet till lasern, och stor lasereffekt krävs under svetsning. Diametern på laserpunkten är liten, noggrannheten hos svetsutrustningen är hög och toleransvärdet för delarnas gap är lågt, och delarnas gapvärde måste vanligtvis vara under 0. 2 mm. Under svetsprocessen är uppvärmnings- och kylningshastigheten snabb, svetsporositetsdefekterna är många, laserenergitätheten är koncentrerad och nyckelhålseffekten är lätt att orsaka fenomenet svetskonkav och kantbitning, så svetsprocessparametrarna har högre krav. Lasersvetsning i aluminiumlegeringssvetsning återspeglar fördelarna med god svetskvalitet, snabb svetshastighet och enkel automatisering, och används ofta inom bilindustrin. Inom elfordonsindustrin är förseglingen av batterihöljet huvudsakligen gjord av självsvetsningssvetsning av aluminiumlegering. I aluminiumkarossen hos ett inhemskt nytt energibilföretag är svetsningen av dörrenheten och sidoväggsstrukturen också gjord av självsvetsning med laser av aluminiumlegering.

2. Lasertrådssvetsning av aluminiumlegering

Vid lasertrådfyllningssvetsning används laser fortfarande som huvudvärmekälla för att smälta den svetsade metallen, men den automatiska trådmatningsanordningen används för att kontinuerligt mata den fyllda metallen in i smältbassängen för att uppnå den metallurgiska anslutningsprocessen. Jämfört med laserns självsvetsningssvetsning, lättade lasertrådssvetsningen på kraven på svetsprocessens spaltnoggrannhet, genom att fylla olika komponenter i svetstråden, förbättra svetsens metallurgiska egenskaper, förhindra svetsning av heta sprickor och porer, förbättra svetsprocessens stabilitet och fogmekaniska egenskaper.

Lasertrådsvetsning av aluminiumlegering har egenskaperna för god utseendekvalitet, noggrannheten i processgapet är lösare än lasersvetsning, etc. Den används vanligtvis i kroppens yttre yta, såsom mellan topplocket och sidoväggen, och mellan de övre och nedre plåtarna på resväskskyddet. Det finns även några modeller för att få högre svetskvalitet och använda lasertrådssvetsning för att svetsa aluminiumdörrar.

3. Laserbågsvetsning av aluminiumlegering

Laser-båge kompositsvetsning är kombinationen av laser och båge två typer av värmekällor med olika fysikaliska egenskaper och energiöverföringsmekanism, och arbetar tillsammans på de svetsade delarna. Båda ger fullt spel åt fördelarna med de två värmekällorna, och kompenserar för varandras brister. I laserbågskompositsvetsning av aluminiumlegering kan bågen styra laservärmekällan, förbättra absorptionskapaciteten hos aluminiumlegering och energiutnyttjandegraden i svetsprocessen, och svetsens ytformbarhet är bättre än laserns. självsvetsande svetsning. Dessutom kan införandet av båge kraftigt minska spännnoggrannheten hos svetsdelar, och båge har en utspädande effekt på lasersvetsplasma, vilket kan minska plasmaskärmningseffekten på laser. Lasern spelar en viktig roll för bågens stabilitet, så att bågen stabilt kan verka på fogen under höghastighetssvetsning, vilket kan förbättra fogens svetskvalitet och öka svetshastigheten.

Lasersvetsstrålens energitäthet för aluminiumlegering kan nå 109W/cm2 och har fördelarna med koncentrerad uppvärmning, liten termisk skada, stort förhållande mellan svetsdjup och bredd och liten svetsdeformation. Svetsprocessen är lätt att integrera, automatiserad och flexibel, vilket kan realisera höghastighetssvetsning och högprecisionssvetsning, och svetsprocessen behöver inte en vakuummiljö och producerar inte röntgen, särskilt lämplig för hög precision svetsning av komplexa strukturer. Den mest attraktiva egenskapen hos lasersvetsning av aluminiumlegering är dess höga effektivitet, och för att ge full spel åt denna höga effektivitet är det nödvändigt att applicera det på djupsvetsning med stor tjocklek. Därför kommer forskningen och tillämpningen av högeffektlaser för djup penetrationssvetsning med stor tjocklek att vara en oundviklig trend för framtida utveckling. Svetsning med djup inträngning med stor tjocklek framhäver pinhole-fenomenet och dess inverkan på svetsens porositet, så formningsmekanismen och kontrollen av pinholes blir mer och mer, vilket kommer att bli en het fråga i branschen.

Att förbättra stabiliteten i lasersvetsprocessen, svetsformningen och svetskvaliteten är målet som människor eftersträvar. Därför kommer nya teknologier såsom laserbågskompositprocess, fylltrådlasersvetsning, icke-förinställd pulverlasersvetsning, dubbelfokusteknik, strålformning att förbättras och utvecklas ytterligare.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. är ett högteknologiskt företag som specialiserat sig på FoU, tillverkning och försäljning av automatisk laserbeklädnadsmaskin, höghastighetslaserbeklädnadsmaskin, lasersläckningsmaskin, lasersvetsmaskin och laser 3D-utskriftsutrustning. Våra produkter är kostnadseffektiva och säljs inrikes och utomlands. Om du är intresserad av våra produkter, vänligen kontakta oss på bob@gshenglaser.com.