Како решити проблем ласерског заваривања легуре алуминијума

Тренутно, са повећањем сложености аутомобилског цевовода, све је више тачака заваривања, што неминовно доноси много проблема заваривања пламеном. Наравно, свака метода заваривања има своје предности и мане. Овај чланак анализира изводљивост ласерског заваривања цевовода за климатизацију.

Данас се ласерско заваривање широко користи у машинској индустрији. Поред тога, ласерска технологија такође има карактеристике малог уноса топлоте заваривања, малог утицаја на топлотну површину заваривања и није лака за деформацију, тако да је добила посебну пажњу у области заваривања легура алуминијума.

С друге стране, због карактеристика обраде легуре алуминијума, ласерско заваривање легуре алуминијума има одређене потешкоће у заваривању. Како решити ове проблеме?

Проблем 1: Алуминијумска легура има ниску стопу апсорпције ласера. Овај проблем је углавном због проблема са материјалом легуре алуминијума. Због високе почетне рефлексије и високе топлотне проводљивости легуре алуминијума према ласерском зраку, стопа апсорпције легуре алуминијума у ​​ласерски зрак пре топљења је веома ниска. Алуминијумска легура има снажан ефекат рефлексије на ласер, што је због велике густине слободних електрона у чврстом стању алуминијумске легуре, што је лако рефлектовати енергију са фотоном у снопу.

Студије показују да је рефлективност легуре алуминијума на гас ЦО2 ласера ​​чак 90%, а рефлексивност чврстог ласера ​​близу 80%. У исто време, легура алуминијума има јаку топлотну проводљивост, што резултира веома ниском стопом апсорпције ласера ​​од легуре алуминијума. Због тога се морају предузети одговарајуће мере за побољшање брзине ласерске апсорпције легуре алуминијума.

Да би се решио овај проблем, решења углавном укључују следеће аспекте:

1. Површинска предтретман материјала од легуре алуминијума. Легуре алуминијума имају висок одзив ласера. Правилна претходна обрада површине легуре алуминијума, као што је анодна оксидација, електролитичко полирање, пескарење, пескарење, итд. Може значајно побољшати површинску апсорпцију енергије зрачења. Резултати показују да је тенденција кристализације легуре алуминијума након уклањања оксидног филма већа него код оригиналне легуре алуминијума. Како се не би уништила површинска обрада легуре алуминијума и поједноставио процес ласерског заваривања, процес заваривања се може користити за повећање површинске температуре радног комада и побољшање стопе апсорпције материјала на ласер.

2. Смањите величину тачке и побољшајте густину снаге ласера. Ласерска апсорпција легуре алуминијума је побољшана повећањем густине снаге ласера. Повећање густине снаге ласера ​​ће изазвати ефекат мале рупе у базену за заваривање, што може значајно побољшати стопу апсорпције материјала у ласер.

3. Промените структуру заваривања тако да се ласерски сноп рефлектује у процепу много пута како би се олакшало ласерско заваривање легуре алуминијума. Облик зглоба утиче на апсорпцију ласерске светлости. Косина у облику слова В и квадратна косина погоднија су за формирање кључаоница него спојеви без косина, а густина снаге ласера ​​се повећава, а брзина ласерске апсорпције легуре алуминијума такође се повећава.

Проблем 2: Лако је произвести поре и вруће пукотине, које је лако произвести поре и вруће пукотине у процесу ласерског заваривања легуре алуминијума. Порозност је најчешћи и најважнији недостатак у ласерском заваривању легуре алуминијума. Типови стомата се могу поделити у две категорије.

Један је да због наглог пада растворљивости водоника у процесу хлађења ласерског заваривања легуре алуминијума, садржај водоника у растопљеној легури алуминијума може да достигне {{0}}.69мЛ/100г, садржај водоника легуре алуминијума након хлађења и очвршћавања је 0,036 мЛ/100 г, а презасићени водоник преципитира да формира поре водоника. Поред тога, на површини легуре алуминијума постоји оксидни филм, а вода у кристалној води, ваздуху и заштитном гасу на површини алуминијумске легуре се директно разлаже у водоник током заваривања. Ове водоничне поре су прекасно да побегну током процеса брзог хлађења ласерског заваривања легура алуминијума и остају у завару да би формирале водоничне поре.

Други је због нестабилности кључаонице која настаје у процесу ласерског заваривања и колапса, а течни метал нема времена да попуни рупу. Прекомерна порозност ће смањити густину завара, смањити носивост споја и смањити чврстоћу и пластичност споја у различитим степенима.

Постоји много мера за смањење недостатака отвора за гас у ласерском заваривању, као што су могућност мешања растопљеног базена, додавање могућности површине, пуњење жице или пуњење прахом легуре и употреба технологије двоструких тачака и ласерског композитног заваривања како би се смањио ефекат пора, али је тешко елиминисати целу ствар. Топлотна проводљивост алуминијума је боља, а таласни облик ласерске снаге може се подесити према материјалу, дебљини и стању површине алуминијумске легуре. На слици заваривања водећег типа таласа, може се користити и за заваривање таласног типа који је изолован након предгревања, што може играти улогу у смањењу рупа за гас и гас. Може смањити нестабилност пора, променити угао ласерског зрака и применити магнетно поље у заваривању и може ефикасно контролисати поре средње класе.

Разлог настанка врућих пукотина код ласерског заваривања легуре алуминијума је углавном повезан са сопственим карактеристикама и процесом заваривања. Током очвршћавања алуминијумске легуре, брзина скупљања је велика (до 5%), напон заваривања и деформација су велики, а метал шава ће произвести еутектичку структуру ниске тачке топљења дуж границе зрна током кристализације, тако да граница зрна сила везивања је ослабљена, а под дејством затезног напрезања настају вруће пукотине.

Склоност врућим напрслинама може се смањити пуњењем жице или праха легуре, а тенденција врућих пукотина се такође може смањити подешавањем параметара процеса заваривања како би се контролисала брзина грејања и хлађења. Када користите ИАГ ласере, унос топлоте се може контролисати подешавањем таласног облика пулса да би се смањило пуцање кристала.

Проблем 3: Механичка својства заварених карика опадају - омекшавање

Губитак сагоревања легирајућих елемената у процесу заваривања смањује механичка својства заварених спојева од легуре алуминијума.

„Омекшавање“ је појава смањене чврстоће и тврдоће заварених спојева. Када се користи ласерско заваривање споја од легуре алуминијума, структура завара и зона завареног споја под утицајем топлоте такође имају проблема са омекшавањем. Велики број студија је показао да је феномен омекшавања заваривања легуре алуминијума тешко суштински елиминисати, али у поређењу са заваривањем заштићеним гасом, ласерско заваривање смањује унос топлоте и чини зону омекшавања шава уском. У поређењу са МИГ заваривањем, степен "омекшавања" ласерски заварених спојева од легуре алуминијума је нижи, а затезна чврстоћа се повећава са повећањем брзине заваривања. Утицај плазме на процес заваривања Енергија јонизације алуминијумског елемента је ниска, ласерско заваривање је лакше формирати металну плазму, плазму узроковану преласком ласера, скретањем, чиме се мења фокус ласерског зрака, тако да се смањује однос продирања шава, утичући на квалитет завареног споја. Постављањем праха на површину радног предмета, ширење и пулсирање плазме у висинском правцу су ослабљени, тако да плазма може да одржава релативно стабилну амплитуду пулсирања на површини радног предмета.

Механичка својства заварених спојева легуре алуминијума се смањују услед нестабилне порозности током заваривања. Легуре алуминијума углавном укључују Зн, Мг и Ал. Током процеса заваривања, алуминијум има вишу тачку кључања од друга два елемента. Због тога се при заваривању компоненти од легуре алуминијума могу додати неки легирајући елементи ниске тачке кључања, што доприноси стварању малих рупа и чврстоћи заваривања.

1. Ласерско заваривање алуминијумске легуре

Ласерско самофузионо заваривање се односи на ласерски сноп високе густине енергије као извор топлоте, утицај на површину основног материјала, тако да се сам основни материјал топи, формирајући методу заваривања спојева. За ласерско заваривање легуре алуминијума, површина алуминијумске легуре има високу рефлексивност на ласер, а потребна је велика снага ласера ​​током заваривања. Пречник ласерске тачке је мали, тачност опреме за заваривање је висока, а вредност толеранције зазора делова је ниска, а вредност зазора делова обично је потребна да буде испод 0. 2мм. Током процеса заваривања, брзина грејања и хлађења је велика, дефекти порозности заваривања су многи, густина ласерске енергије је концентрисана, а ефекат кључаонице је лако изазвати феномен конкавног заваривања и угриза ивица, тако да параметри процеса заваривања имају виши захтеви. Ласерско самофузионо заваривање у заваривању легуре алуминијума одражава предности доброг квалитета заваривања, велике брзине заваривања и лаке аутоматизације и широко се користи у аутомобилској индустрији. У индустрији електричних возила, заптивање кућишта акумулатора је углавном направљено од алуминијумске легуре ласерског самофузионог заваривања. У алуминијумској каросерији домаће аутомобилске компаније нове енергије, заваривање склопа врата и бочне конструкције зида је такође направљено од алуминијумске легуре ласерским самофузионим заваривањем.

2. Заваривање ласерске жице за пуњење алуминијумске легуре

У заваривању ласерским пуњењем жице, ласер се и даље користи као главни извор топлоте за топљење завареног метала, али се уређај за аутоматско довођење жице користи за континуирано убацивање пуњеног метала у базен талине како би се постигао процес металуршког повезивања. У поређењу са ласерским заваривањем само-фузионом, заваривање пуњењем ласерском жицом олабавило је захтеве прецизности зазора у процесу заваривања, попуњавањем различитих компоненти жице за заваривање, побољшавајући металуршка својства вара, спречавајући заваривање врућих пукотина и пора, побољшавајући стабилност процеса заваривања и механичка својства спојева.

Ласерско заваривање жице од алуминијумске легуре има карактеристике доброг квалитета изгледа, тачност зазора процеса је лабавија од ласерског самофузионог заваривања, итд. Обично се користи на спољашњој површини тела, као што је између горњег поклопца и бочног зида, а између горње и доње плоче поклопца кофера. Постоје и неки модели за постизање већег квалитета заваривања и коришћење ласерског жичаног заваривања за заваривање врата од легуре алуминијума.

3. Ласерско лучно композитно заваривање алуминијумске легуре

Ласерско-лучно композитно заваривање је комбинација ласера ​​и лука две врсте извора топлоте са различитим физичким својствима и механизмом преноса енергије, и раде заједно на завареним деловима. Оба дају пуну игру предностима два извора топлоте и надокнађују један другом недостатке. У композитном заваривању алуминијумске легуре ласерским луком, лук може водити ласерски извор топлоте, побољшати капацитет апсорпције алуминијумске легуре и стопу искоришћења енергије у процесу заваривања, а обликовност површине завара је боља од ласерске заваривање самотопљењем. Поред тога, увођење лука може у великој мери смањити тачност стезања делова за заваривање, а лук има ефекат разређивања на плазму ласерског заваривања, што може смањити ефекат заштите плазме на ласер. Ласер игра важну улогу у стабилности лука, тако да лук може стабилно деловати на спој током заваривања великом брзином, што може побољшати квалитет заваривања споја и повећати брзину заваривања.

Густина енергије снопа ласерског заваривања легуре алуминијума може да достигне 109В/цм2, и има предности концентрисаног загревања, малих топлотних оштећења, великог односа дубине заваривања и ширине и мале деформације заваривања. Процес заваривања се лако интегрише, аутоматизује и флексибилан, што може остварити заваривање велике брзине и високе прецизности, а процесу заваривања није потребно вакуумско окружење и не производи рендгенске зраке, посебно погодне за високе прецизности заваривање сложених конструкција. Најатрактивнија карактеристика ласерског заваривања легуре алуминијума је његова висока ефикасност, а да би се дала пуна игра овој високој ефикасности, неопходно је да се примени на дубоко заваривање велике дебљине. Стога ће истраживање и примена ласера ​​велике снаге за заваривање са дубоким продирањем великих дебљина бити неизбежан тренд будућег развоја. Заваривање дубоке пенетрације велике дебљине наглашава феномен рупице и њен утицај на порозност шава, тако да механизам формирања и контрола рупица постаје све више и више, што ће постати вруће питање у индустрији.

Побољшање стабилности процеса ласерског заваривања, формирања завара и квалитета заваривања је циљ који људи теже. Због тога ће нове технологије као што су композитни процес ласерског лука, ласерско заваривање жице за пуњење, ласерско заваривање без претходног подешавања, технологија двоструког фокуса, обликовање зрака бити даље побољшане и развијене.

Кси'ан Гуосхенг Ласер Тецхнологи Цо., Лтд. је високотехнолошко предузеће специјализовано за истраживање и развој, производњу и продају аутоматске ласерске машине за облагање, брзе ласерске машине за облагање, машине за ласерско гашење, машине за ласерско заваривање и опрему за ласерско 3Д штампање. Наши производи су исплативи и продају се у земљи и иностранству. Ако сте заинтересовани за наше производе, контактирајте нас на bob@gshenglaser.com.