Jelenleg az autóipari csővezeték bonyolultságának növekedésével az egyre több hegesztési pont elkerülhetetlenül sok lánghegesztési problémát hoz magával, természetesen minden hegesztési módszernek megvannak a maga előnyei és hátrányai. Ez a cikk a lézeres hegesztési légkondicionáló csővezeték megvalósíthatóságának elemzésére szolgál.
Hogyan lehet megoldani az alumíniumötvözet lézerhegesztés problémáját
Ma a lézeres hegesztést széles körben használják a megmunkálóiparban. Ezenkívül a lézertechnológia jellemzői a kis hegesztési hőbevitel, a kis hegesztési hőfelület befolyása, nem könnyen deformálható stb. Ezért különös figyelmet kapott az alumíniumötvözet hegesztése terén.
Másrészt az alumíniumötvözetek feldolgozási jellemzői miatt az alumíniumötvözet lézeres hegesztésénél bizonyos hegesztési nehézségek merülnek fel. Hogyan lehet megoldani ezeket a problémákat?
1. probléma: Az alumíniumötvözetnek alacsony a lézer abszorpciós sebessége.
Ez a probléma elsősorban az alumíniumötvözet anyagának köszönhető. Az alumíniumötvözet lézersugárral szembeni nagy kezdeti visszaverő képessége és magas hővezető képessége miatt az alumíniumötvözet alacsony abszorpciója a lézersugár olvadás előtt. Az alumíniumötvözetek erős visszaverő hatást fejtenek ki a lézerfényre, mivel szilárd állapotú alumíniumötvözetben nagy a szabad elektronok sűrűsége, ami hajlamos kölcsönhatásba lépni a sugárban lévő fotonokkal, és visszaverni az energiát. Tanulmányok kimutatták, hogy az alumíniumötvözetek fényvisszaverő képessége a gáznemű CO2 lézereknél eléri a 90%-ot, a szilárd lézereknél pedig közel 80%-ot. Ugyanakkor az alumíniumötvözetek erős hővezető képességgel rendelkeznek, ami az alumíniumötvözetek lézerfényének alacsony elnyelését eredményezi. Ezért megfelelő intézkedéseket kell tenni az alumíniumötvözetek lézerfény-elnyelésének javítására.
Erre a problémára a megoldás főként a következő szempontokat tartalmazza.
1. Alumíniumötvözet anyagok felületi előkezelése. Az alumíniumötvözet magas lézerválaszú. Az alumíniumötvözet felületének megfelelő előkezelése, mint például anódos oxidáció, elektrolitikus polírozás, homokfúvás, homokfúvás stb., jelentősen javíthatja a felületen a sugárzó energia elnyelését. A vizsgálatok kimutatták, hogy az alumíniumötvözet kristályosodási hajlama az oxidfilm eltávolítása után nagyobb, mint az eredeti alumíniumötvöté. Annak érdekében, hogy ne sértse meg az alumíniumötvözet felületi minőségét, egyszerűsítse a lézeres hegesztési folyamatot, a hegesztési eljárással növelheti a munkadarab felületi hőmérsékletét, hogy javítsa az anyag lézerelnyelését.
2. Csökkentse a folt méretét és növelje a lézer teljesítménysűrűségét. A lézer teljesítménysűrűségének növelésével az alumíniumötvözet lézerhez való abszorpciójának javítása érdekében. A megnövekedett lézerteljesítmény-sűrűség miatt a hegesztési olvadt medence kis lyukhatást kelt, ami nagymértékben növelheti az anyag lézerelnyelési sebességét.
3. Változtassa meg a hegesztési szerkezetet úgy, hogy a lézersugár sokszor visszaverődjön a résben, hogy megkönnyítse az alumíniumötvözet lézeres hegesztését. Az ízület formája befolyásolja a lézer abszorpcióját. A v-ferde és a négyszögletes ferde jobban elősegíti a kulcslyukak kialakulását, mint a kúp nélküli kötések, így a lézer teljesítménysűrűsége nő, és az alumíniumötvözet lézerabszorpciója.
2. probléma: Könnyen előállítható porozitási és hőrepedések, az alumíniumötvözet lézeres hegesztési folyamata hajlamos a porozitásra és a hőrepedésre.
A porozitás az alumíniumötvözet lézerhegesztésénél a leggyakoribb és legfontosabb hibatípus. A porozitás típusai 2 kategóriába sorolhatók.
Egy osztály az alumíniumötvözet lézeres hegesztésének köszönhető a hűtési folyamat során a hidrogén oldhatósága meredeken csökken, az olvadt állapotú alumíniumötvözet hidrogéntartalma {{0}},69 ml/100g-ig, az alumíniumötvözet hidrogéntartalma 0,036 hűtési szilárdulással mL/100g, túltelített hidrogénkiválás és hidrogénpórusok kialakulása. Emellett az alumíniumötvözet felületén oxidfilmréteg is található, és az alumíniumötvözet felületén lévő kristályos víz, a védőgázban lévő levegő és nedvesség közvetlenül hidrogénné bomlik a hegesztés során. Ezek a hidrogén pórusok az alumíniumötvözet lézerhegesztés gyors lehűtési folyamata során kiszabadulnak, és a hegesztésben maradva hidrogén pórusokat képeznek.
Egy másik kategória a lézeres hegesztési folyamatnak köszönhető, amelyet a kulcslyuk instabilitása és összeomlása okoz, a folyékony fém túl későn tölti be a kialakult lyukakat. A túlzott porozitás csökkenti a hegesztési varrat sűrűségét, csökkenti a kötés teherbíró képességét, és a kötés szilárdsága és plaszticitása különböző mértékű csökkenést eredményez.
Csökkentse az alumíniumötvözet lézeres hegesztését a porozitási hibákban számos intézkedéssel, például a lézersugár járási nyomvonalának megváltoztatásával, sugároszcilláció segítségével az olvadt medencébe keverésre, növelje a felületről kikerülő porozitás lehetőségét, töltőhuzal vagy töltőötvözet por, valamint a dual-spot technológia és a lézeres kompozit hegesztés és egyéb intézkedések is elérhetők a porozitás hatásának csökkentésére, de a gyökérből nehezen eltávolítható. Az alumínium hővezető képessége viszonylag jó, az alumíniumötvözet anyagától, vastagságától és felületi állapotától függően a hegesztési folyamat során a lézerteljesítmény hullámformájának beállításához. Amint az ábrán látható, mielőtt a csúcs a hullámforma hegesztéshez, fel lehet használni, mielőtt az előmelegítés után a szigetelés hullámforma hegesztéshez, hogy csökkentsék a fújási pontot és a porozitást bizonyos szerepet játszanak. Csökkentheti a pórusok instabil összeomlását, megváltoztathatja a lézersugár besugárzási szögét, és mágneses mezőt alkalmazhat a hegesztésben, de hatékonyan szabályozhatja a hegesztési folyamat során keletkező pórusokat is.
Az alumíniumötvözetből készült lézerhegesztés termikus repedésének okai főként a saját jellemzőivel és a hegesztési eljárással kapcsolatosak. Az alumíniumötvözet megszilárdulási zsugorodása (5%-ig), a hegesztési feszültség és deformáció, valamint a kristályosodásban a hegesztési fém a szemcsehatárok mentén alacsony olvadáspontú eutektikus szerveződést eredményez, így a kötőerő szemcsehatárai gyengülnek a húzófeszültségben forró repedések kialakulásának hatására.
A huzal vagy ötvözetpor töltési módszerének elfogadása csökkentheti a melegrepedés hajlamát, és a fűtési és hűtési sebesség szabályozása a hegesztési folyamat paramétereinek beállításával szintén csökkentheti a melegrepedés hajlamát. YAG lézer használatakor a hőbevitel az impulzushullámforma beállításával szabályozható a kristályrepedés minimalizálása érdekében.
3. probléma: A hegesztett kötések mechanikai tulajdonságainak csökkenése - lágyulás
Az ötvözőelemek égési vesztesége a hegesztési folyamat során csökkenti az alumíniumötvözet hegesztett kötések mechanikai tulajdonságait.
A "lágyulás" a hegesztett kötések szilárdságának és keménységének csökkenése. A lézeres hegesztésű alumíniumötvözet kötések alkalmazásakor a hegesztési szövetek és a hegesztett kötések hőhatást okozó zónájának lágyulási problémája ugyanaz. Számos tanulmány kimutatta, hogy az alumíniumötvözet-hegesztés lágyulási jelensége alapvetően nehezen küszöbölhető ki, de a védőgázas hegesztéshez képest a lézeres hegesztés a csökkentett hőbevitel miatt, így szűkebb a hegesztési lágyulási zóna. Alumíniumötvözet lézeres hegesztés és olvadó elektróda gázárnyékolt hegesztés a lézerhegesztett kötésekhez képest, a "lágyulás" mértéke alacsonyabb, és a szakítószilárdság a hegesztési sebesség növekedésével és növekedésével. Az alumínium elem ionizációs energiájának hatásának hegesztési folyamatán a plazma alacsony, a lézeres hegesztésnél nagyobb valószínűséggel képződik fémplazma, plazma lézertörés, elhajlás okozta, ezáltal megváltozik a lézersugár helyzetének fókuszpontja, így hogy a hegesztési mélység aránya csökken, ami befolyásolja a hegesztett kötések minőségét. Alkalmazza a munkadarab felületére előre elhelyezett por módszerét, hogy csillapítsa a plazma tágulását az ugrás magassági irányában, hogy a munkadarab felületén lévő plazma fenntartsa az ugrás amplitúdójának viszonylagos stabilitását.
Az alumíniumötvözet hegesztési eljárásának instabil pórusai a hegesztett kötés mechanikai tulajdonságainak csökkenéséhez vezetnek. Az alumíniumötvözet főként cinket, magnéziumot és alumíniumot tartalmaz. A hegesztési folyamat során az alumínium forráspontja magasabb, mint a másik két elemé. Ezért alumíniumötvözet elemek hegesztésekor néhány alacsony forráspontú ötvözőelem adható hozzá, ami elősegíti a kis lyukak kialakulását és a hegesztés szilárdságát.
Két alumíniumötvözet lézeres hegesztési technológia
1 alumínium ötvözet lézeres önolvadó hegesztés
A lézeres önolvadó hegesztés a nagy energiasűrűségű lézersugárra utal, mint hőforrásra, az alapanyag felületére való ütésre, így maga az alapanyag megolvad, hegesztett kötések hegesztési módszere. Alumíniumötvözet lézeres hegesztéshez az alumíniumötvözet felülete a lézerreflexió magas, a hegesztés nagyobb lézerteljesítményt igényel; A lézerpont átmérője kicsi, a hegesztőszerszám pontossági követelményei magasak, az alkatrészek hézagának tűrésértéke alacsony, általában 0,2 mm-es alkatrészrés értékét követeli meg a következő; a hegesztési folyamat a fűtési és hűtési sebesség, a hegesztési porozitás hibái, a lézer energiasűrűsége koncentrálódik, a kulcslyuk-effektus könnyen vezethet a hegesztési homorúsághoz és a harapós élek jelenségéhez. A harapóél jelensége, ezért a hegesztési folyamat paraméterei magas követelményeket támasztanak. Az alumíniumötvözet hegesztésénél alkalmazott lézeres önolvadó hegesztés a jó hegesztési minőség, a gyors hegesztési sebesség és az egyszerű automatizálás előnyeit tükrözi, és széles körben használják az autóiparban. Az elektromos járműiparban az akkumulátor burkolatának tömítését főként alumíniumötvözetből készült lézeres önolvadó hegesztésben használják. Az alumínium karosszériájában, az ajtószerkezetben és a hegesztési szerkezeti elemek oldalsó részében új energetikai járműipari vállalkozásokat is alkalmaznak alumíniumötvözet lézeres fúziós hegesztésben.
2 Alumíniumötvözet lézeres töltőhuzalhegesztés
A lézeres töltőhuzal hegesztése a lézerben továbbra is a fő hőforrás a hegesztett fém megolvasztásához, de az automatikus huzaladagoló eszköz használata az olvadt medencébe folyamatosan táplálják a töltőfémet a kohászati csatlakozási folyamat elérése érdekében. A lézeres önolvadó hegesztéssel összehasonlítva a lézeres töltőhuzalhegesztés lazítja a hegesztési folyamat réspontosságának követelményeit, különböző összetételű huzal kitöltésével, javítja a varrat metallurgiai tulajdonságait, megakadályozza a hegesztési hőrepedések és porozitás kialakulását. , valamint a hegesztési folyamat stabilitásának és a kötések mechanikai tulajdonságainak javítására.
Az alumíniumötvözetből készült lézeres töltőhuzalhegesztés jó megjelenési minőséggel rendelkezik, a folyamatköz pontossága lazább, mint a lézeres önolvadó hegesztés stb. Általában a test megjelenési felületén alkalmazzák, például a felső burkolat és az oldalsó burkolat között. , valamint a csomagtérfedél külső lemezének felső és alsó panelje között. Vannak olyan modellek is, amelyek jobb hegesztési minőséget és lézeres töltőhuzalhegesztést alkalmaznak alumíniumötvözet ajtók hegesztéséhez.
3 alumínium ötvözet lézer - ívkompozit hegesztés
A lézeres - ívkompozit hegesztés a lézer és az ív 2 féle fizikai tulajdonsága, az energiaátviteli mechanizmus nagyon különbözik a hőforrás kompozittól együtt, és együtt a hegesztett munkadarab szerepében nem csak a 2 féle hőnek ad teljes játékot. előnyök forrása, de pótolják egymás hiányosságait is. Az alumíniumötvözet lézer-ívkompozit hegesztésénél az ív irányíthatja a lézeres hőforrást, javíthatja az alumíniumötvözet lézerelnyelő képességét és a hegesztési folyamat energiafelhasználását, valamint a hegesztési felület alakítását, mint a lézeres önolvadó hegesztés. Ezenkívül az ív bevezetése nagymértékben csökkentheti a hegesztett munkadarab szerelési pontosságát, míg az ív hígító hatással van a lézerhegesztő plazmára, ami csökkentheti a plazma árnyékoló hatását a lézerre. A lézer fontos szerepet játszik az ív stabilizálásában, így az ívet a kötésen végzett nagysebességű hegesztésnél stabilizálni lehet, ami javítja a kötés hegesztési minőségét és növeli a hegesztési sebességet.
Következtetés
Alumíniumötvözet lézeres hegesztőnyaláb energiasűrűsége 109W/cm2-ig, ugyanakkor a koncentrált melegítés, a hőkárosodás, a hegesztési mélység és a szélesség aránya, a hegesztési deformáció stb. előnyeivel is rendelkezik, a hegesztési folyamat könnyen integrálható, automatizálás, rugalmasság , nagy sebességű és nagy pontosságú hegesztés érhető el, valamint a hegesztési folyamat nem igényel vákuumkörnyezetet, nem termel röntgensugárzást, különösen alkalmas összetett szerkezetek nagy pontosságú hegesztésére. Az alumínium lézerhegesztés legvonzóbb tulajdonsága a nagy hatásfok, és ahhoz, hogy ennek a nagy hatásfoknak teljes játéka legyen, szükséges a mélyömlesztéses hegesztés nagy vastagságán alkalmazni. Ezért a nagy teljesítményű lézerek kutatása és alkalmazása nagy vastagságú mélyfúziós hegesztéshez a jövő fejlődésének elkerülhetetlen trendje lesz. A nagy vastagságú mélyfúziós hegesztés rávilágít a tűlyuk-jelenségre és annak a hegesztési porozitásra gyakorolt hatására, így a tűlyukak kialakításának mechanizmusa és szabályozása egyre népszerűbbé válik, és az iparban általánosan foglalkoztatott és kutatási téma lesz.
A lézeres hegesztési folyamat stabilitásának, a varratképzésnek és a varrat minőségének javítása a kitűzött cél. Ezért az olyan új technológiákat, mint a lézeríves kompozit eljárás, a töltőhuzalos lézerhegesztés, a nem előre beállított porlézeres hegesztés, a kétfókuszú technológia, a sugárformázás stb. továbbfejlesztik és fejlesztik.
