Употреба легуре алуминијума за замену традиционалног челика на аутомобилу је један од важних начина да се оствари лака тежина аутомобила. Међутим, због карактеристика алуминијумске легуре са добром топлотном проводљивошћу и великим коефицијентом линеарне експанзије, постоје неки проблеми у заваривању:
1) Озбиљно омекшавање завареног споја од легуре алуминијума, мали коефицијент чврстоће;
2) Алуминијумска легура се лако оксидира за производњу ватросталног оксидног филма (Ал2О3, тачка топљења је 2060 степени), који треба да користи процес заваривања велике густине;
3) Лако се производи поре;
4) Коефицијент линеарне експанзије је велики, лако се произведе деформација заваривања и пукотине од заваривања;
5) Топлотна проводљивост и специфични топлотни капацитет су велики, а унос топлоте је 2 до 4 пута већи од завареног челика.
Стога, да би се добили спојеви за заваривање легуре алуминијума високих перформанси, потребна је висока густина енергије, мали унос топлоте заваривања и велика брзина заваривања, међу којима је ласерско заваривање једна од најперспективнијих технологија заваривања легуре алуминијума.
ласерска заварљивост легуре алуминијума и мере оптимизације
Ласерско заваривање је ефикасан и прецизан метод заваривања који користи ласерски сноп велике густине енергије као извор топлоте, који има карактеристике велике брзине, великог продирања, мале деформације, добре флексибилности обраде и лаке аутоматизације када се примењује на заваривање легуре алуминијума. Широко се користи у ваздухопловству, производњи аутомобила и електроници у лакој индустрији и другим пољима, али се користи у ласерском заваривању легуре алуминијума. Постоје и неки проблеми и тешкоће.
1.1 Алуминијумска легура има веома ниску стопу апсорпције ласера
Алуминијумска легура има снажан рефлектујући ефекат на ласер, што је последица велике густине слободних електрона у чврстом стању алуминијумске легуре, која лако рефлектује 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.
Мере оптимизације:
1) Повећањем густине снаге ласера ради побољшања апсорпције ласера од легуре алуминијума. Повећање густине снаге ласера ће изазвати ефекат мале рупе у базену за заваривање, што може значајно побољшати брзину апсорпције материјала у ласер.
2) Усвојити одговарајући процес предтретмана површине. За поређење ласерске апсорпције легуре алуминијума коришћено је електролитичко полирање, елоксирање и пескарење. Утврђено је да елоксирање и пескарење на површинама од легуре алуминијума могу значајно побољшати апсорпцију ласера.
3) Такође је утврђено да ће облик зглоба утицати на апсорпцију ласера. Косина у облику слова В и четвртаста косина погоднија су за формирање кључаоница него спојеви без косина, а густина снаге ласера се повећава и стопа ласерске апсорпције легуре алуминијума такође се повећава.
1.2 Лако формирање пора
Поре су најчешћи и најважнији недостатак у ласерском заваривању легуре алуминијума. Врсте пора могу се 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 се таложи и 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 шава, смањити носивост споја и смањити чврстоћу и пластичност споја у различитим степенима. Постоје многе мере за смањење дефеката порозности код ласерског заваривања алуминијумске легуре, као што је промена стазе ласерског снопа, коришћење осцилације зрака за мешање растопљеног базена, повећање могућности да порозност побегне са површине, коришћење жице или легуре. прах, а коришћењем технологије двоструких тачака и ласерског композитног заваривања може се постићи ефекат смањења порозности, али га је тешко суштински елиминисати.
1.3 Склоност врућим пукотинама
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.
1.4 Омекшавање структуре завара и зоне утицаја топлоте
„Омекшавање“ је појава смањене чврстоће и тврдоће заварених спојева. Када се користи ласерско заваривање споја од легуре алуминијума, структура завара и зона завареног споја 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 преламањем и скретањем ласера, 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 је ослабљено, тако да плазма може одржавати релативно стабилну амплитуду пулсирања на површини радног предмета.
технологија ласерског заваривања од легуре алуминијума
2.1 Ласерско заваривање алуминијумске легуре
Ласерско самофузионо заваривање се односи на ласерски зрак велике густине енергије као извор топлоте, који утиче 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 је такође направљено од алуминијумске легуре ласерским заваривањем.
2.2 Ласерско заваривање за пуњење жице од легуре алуминијума
У ласерском заваривању жицом за пуњење, ласер се и даље користи као главни извор топлоте за топљење завареног метала, али се уређај за аутоматско довођење жице користи за континуирано довођење метала за пуњење 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 у процесу 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.
2.3 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. Обоје даје пуну игру предностима два извора топлоте и надокнађује недостатке један другог. У ласерско-лучном композитном заваривању легуре алуминијума, лук може водити ласерски извор топлоте, побољшати капацитет апсорпције легуре алуминијума и стопу искоришћења енергије у процесу заваривања, а обликовност површине завара је боља од оне код заваривања. ласерско самофузионо заваривање. 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 заштитни ефекат 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.
ласерско заваривање легуре алуминијума у аутомобилској индустрији
Постоје многе предности у примени ласерског заваривања у аутомобилској индустрији:
1) Његова брзина заваривања је брза, побољшава ритам производње, а брзина заваривања може да достигне 6м/мин, што има неупоредиве предности у односу на друге методе повезивања тела у белој боји (као што су тачкасто заваривање, лучно заваривање, закивање);
2) Има мала ограничења на структуру каросерије, може се применити на различите структуре за заваривање (преклоп, угао, Т-спој, сучеље) и једнострано заваривање, где се може доћи до снопа, дизајн је флексибилнији;
3) Његови захтеви за ласерско заваривање су ниски, страна заваривања се може заварити у 6 ~ 8 мм, у поређењу са захтевима стране за тачкасто заваривање (16 мм) смањеним за пола, може играти улогу у лаганој тежини;
4) Ласерска структура за заваривање крова и задњег поклопца може смањити квалитет каросерије, а нема потребе за наношењем заптивача и вањске облоге, штедећи трошкове каросерије;
5) Заварени спој за ласерско заваривање је гладак и уредан, доброг изгледа итд.
Због бројних предности ласерског заваривања, оно је широко забринуто у аутомобилској индустрији и фаворизовано је од стране многих аутомобилских компанија. Користи се у различитим деловима европских модела (као што су Фолксваген, БМВ, Ауди, Мерцедес-Бенз, Пеугеот, итд.) и америчких модела (као што су Буицк, Форд, Цадиллац, Цхевролет, итд.) (кров, склоп врата, спољни панел поклопца пртљажника, заваривање бочних конструкцијских делова и проточног резервоара итд.), и као један од симбола квалитетне каросерије у белој боји.
Међутим, због високих једнократних инвестиционих трошкова, тачности лима и захтева за прецизношћу алата, није у широкој употреби међу аутомобилским компанијама домаћих брендова.
Тренутно се ласерско заваривање легуре алуминијума примењује у масовној производњи у телу од легуре алуминијума. Ауди ТТ, А6/А8 и Цадиллац водећи модел ЦТ6 су заварени ласерским заваривањем од алуминијумске легуре на горњем поклопцу и бочним зидовима. Цадиллац ЦТ6, Ауди А6/А8/К5, БМВ серија 5 /7, Мерцедес-Бенз С серија /Ц серија и други модели поклопца пртљажника користе ласерско заваривање алуминијумске легуре. Врата Ауди А6/А8, Мерцедес-Бенз С/Ц серије, БМВ серије 5/7, итд., усвајају ласерско заваривање алуминијумске легуре. Нио је такође применио велики број ласерских заваривања од легуре алуминијума на поклопцу и бочном зиду као и на вратима.
Са сталним напретком аутомобилске технологије, капацитетом индустријске обраде и квалитетом обраде, трошкови коришћења ласерског заваривања ће бити знатно смањени. Истовремено, са развојем аутомобилске лаке тежине, примена легуре алуминијума у каросерији аутомобила се повећава, ласерско заваривање као једна од важних метода повезивања за решавање проблема квалитета заваривања алуминијумских легура ће се све више користити у аутомобилска индустрија.
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 очвршћавање, опрему за ласерско заваривање и опрему за 3Д штампање.
Ако сте заинтересовани за наше производе, контактирајте нас на bob@gshenglaser.com.