För närvarande, med ökningen av komplexiteten hos fordonsrörledningen, medför fler och fler svetspunkter oundvikligen många problem med flamsvetsning, naturligtvis har varje svetsmetod sina egna fördelar och nackdelar. Denna artikel för att analysera genomförbarheten av lasersvetsning luftkonditionering pipeline.
En hur man löser problemet med lasersvetsning av aluminiumlegering
Idag används lasersvetsning flitigt inom bearbetningsindustrin. Dessutom har laserteknologi också egenskaperna för liten svetsvärmeinmatning, liten svetsvärmepåverkan, inte lätt att deformera, etc. Därför har den fått särskild uppmärksamhet inom området för aluminiumlegeringssvetsning.
Å andra sidan, på grund av bearbetningsegenskaperna hos aluminiumlegering, finns det vissa svetssvårigheter vid lasersvetsning av aluminiumlegering. Hur löser man dessa problem?
Problem 1: Aluminiumlegering har låg absorptionshastighet för laser.
Detta problem beror främst på aluminiumlegeringsmaterialet. På grund av den höga initiala reflektionsförmågan och höga värmeledningsförmågan hos aluminiumlegeringen till laserstrålen, har aluminiumlegeringen låg absorption av laserstrålen före smältning. Aluminiumlegeringar har en stark reflektionseffekt på laserljus på grund av den höga densiteten av fria elektroner i aluminiumlegeringen i fast tillstånd, som tenderar att interagera med fotonerna i strålen och reflektera bort energin. Studier har visat att reflektionsförmågan hos aluminiumlegeringar är så hög som 90 % för gasformiga CO2-lasrar och nära 80 % för solida lasrar. Samtidigt har aluminiumlegeringar stark värmeledningsförmåga, vilket resulterar i låg absorption av laserljus av aluminiumlegeringar. Därför måste lämpliga åtgärder vidtas för att förbättra absorptionen av laserljus av aluminiumlegeringar.
För detta problem innehåller lösningen huvudsakligen följande aspekter:.
1. Ytförbehandling av aluminiumlegeringsmaterial. Aluminiumlegering har hög laserrespons. Lämplig förbehandling av aluminiumlegeringsytan, såsom anodisk oxidation, elektrolytisk polering, sandblästring, sandblästring etc. kan avsevärt förbättra absorptionen av strålningsenergi på ytan. Studier har visat att kristallisationstendensen hos aluminiumlegering efter avlägsnande av oxidfilmen är högre än hos den ursprungliga aluminiumlegeringen. För att inte förstöra ytfinishen på aluminiumlegeringen, förenkla lasersvetsprocessen, kan du använda svetsprocessen för att öka yttemperaturen på arbetsstycket för att förbättra materialets absorption av lasern.
2. Minska punktstorleken och öka laserns effekttäthet. Genom att öka laserns effekttäthet för att förbättra absorptionen av aluminiumlegering till lasern. Ökad lasereffekttäthet kommer att göra att den smälta svetspoolen producerar en liten håleffekt, vilket avsevärt kan förbättra materialet till laserabsorptionshastigheten.
3. Ändra svetsstrukturen så att laserstrålen reflekteras många gånger i gapet för att underlätta lasersvetsning av aluminiumlegering. Formen på leden kommer att påverka absorptionen av laser. v-fas och fyrkantig fas är mer gynnsamma för bildandet av nyckelhål än skarvar utan fas, så att laserns effekttäthet ökar och aluminiumlegeringens absorption av laser ökar.
Problem 2: Lätt att producera porositet och termiska sprickor, aluminiumlegeringslasersvetsning är benägen att få porositet och termiska sprickor.
Porositet är den vanligaste och viktigaste typen av defekter vid lasersvetsning av aluminiumlegering. Typerna av porositet kan delas in i 2 kategorier.
En klass beror på att aluminiumlegeringslasersvetsning i kylprocessen av vätelösligheten sjunker kraftigt, vätehalt av smält tillstånd av aluminiumlegering upp till {{0}}.69mL/100g, kylande stelning av aluminiumlegeringsvätehalt på 0,036 ml/100g, övermättad vätefällning och bildning av väteporer. Dessutom finns det ett lager av oxidfilm på ytan av aluminiumlegeringen, och det kristallina vattnet på ytan av aluminiumlegeringen, luft och fukt i skyddsgasen sönderdelas direkt till väte under svetsning. Dessa väteporer i den snabba kylningsprocessen av aluminiumlegering lasersvetsning för att fly, och stanna i svetsen för att bilda väteporer.
En annan kategori beror på lasersvetsningsprocessen som produceras av nyckelhålets instabilitet och kollaps, den flytande metallen är för sent att fylla de bildade hålen. Överdriven porositet kommer att minska svetsens täthet, minska fogens bärförmåga och göra att fogens styrka och plasticitet har olika grader av reduktion.
Minska aluminiumlegeringslasersvetsningen i porositetsdefekterna i ett antal åtgärder, såsom att byta gångväg för laserstrålen, använda stråloscillation till den smälta poolen för omrörning, öka möjligheten för porositet som läcker ut från ytan, användning av tillsatstråd eller tillsatslegeringspulver, samt användning av dual-spot-teknik och laserkompositsvetsning och andra åtgärder kan uppnås för att minska effekten av porositeten, men det är svårt att elimineras från roten. Aluminiums värmeledningsförmåga är relativt bra, beroende på materialet av aluminiumlegering, tjocklek och yttillstånd i svetsprocessen för att justera lasereffektvågformen. Som visas i figuren före spetsen av vågformen för svetsning, kan också användas före förvärmning efter isoleringen vågform för svetsning, är att minska blåspunkten och porositeten spelar en viss roll. Det kan minska den instabila kollapsen av porerna, ändra strålningsvinkeln för laserstrålen och applicera ett magnetfält i svetsningen, men kan också effektivt kontrollera porerna som produceras under svetsprocessen.
Orsaken till termisk sprickbildning vid lasersvetsning av aluminiumlegering är huvudsakligen relaterad till dess egna egenskaper och svetsprocess. Stelningskrympning av aluminiumlegering (upp till 5%), svetsspänning och deformation, och svetsmetallen i kristallisationen längs korngränserna kommer att producera en eutektisk organisation med låg smältpunkt, så att korngränserna för bindningskraften försvagas i dragspänningen under verkan av bildandet av heta sprickor.
Att använda metoden för att fylla tråd eller legeringspulver kan minska tendensen till hetsprickning, och kontroll av uppvärmnings- och kylhastigheten genom att justera svetsprocessparametrarna kan också minska tendensen till hetsprickbildning. När du använder en YAG-laser kan värmetillförseln styras genom att justera pulsvågformen för att minimera kristallsprickning.
Problem 3: Minskad mekaniska egenskaper hos svetsade länkar - uppmjukning
Förbränningsförlust av legeringselement under svetsprocessen minskar de mekaniska egenskaperna hos svetsade länkar av aluminiumlegering.
"Mjukning" är fenomenet med minskad styrka och hårdhet hos svetsfogar. När lasersvetsning av aluminiumlegeringar används har svetsvävnaden och värmepåverkade zonen i de svetsade fogar samma uppmjukningsproblem. Ett stort antal studier har visat att mjukningsfenomenet med aluminiumlegeringssvetsning är svårt att eliminera i grunden, men jämfört med gasskyddad svetsning, lasersvetsning på grund av minskad värmetillförsel, så att svetsmjukningszonen blir smalare. Aluminiumlegering lasersvetsning och smältelektrod gasskyddad svetsning jämfört med lasersvetsade fogar, "mjukningsgraden" är lägre, och draghållfastheten med ökningen av svetshastigheten och ökningen. Plasma på svetsprocessen av påverkan av joniseringsenergin hos aluminiumelementet är låg, lasersvetsning är mer sannolikt att bilda en metallplasma, plasma orsakad av laserbrytning, avböjning, vilket ändrar fokuspunkten för laserstrålens position, så att svetsdjupsförhållandet reduceras, vilket påverkar kvaliteten på svetsfogar. Använd metoden för förplacerat pulver på arbetsstyckets yta för att dämpa expansionen av plasmat i höjdriktningen av hoppet, så att plasmat på arbetsstyckets yta kan bibehålla den relativa stabiliteten hos hoppamplituden.
Instabila porer i aluminiumlegeringssvetsprocessen leder till en minskning av svetsfogens mekaniska egenskaper. Aluminiumlegering inkluderar huvudsakligen Zn, Mg och Al. I svetsprocessen är kokpunkten för aluminium högre än de andra två elementen. Därför kan vissa legeringselement med låga kokpunkter läggas till vid svetsning av aluminiumlegeringselement, vilket bidrar till bildandet av små hål och svetsningens fasthet.
Lasersvetsteknik i två aluminiumlegeringar
1 självsmältande lasersvetsning av aluminiumlegering
Laser självsmältande svetsning hänvisar till hög energitäthet laserstråle som en värmekälla, inverkan på ytan av basmaterialet, så att basmaterialet själv smälter, bildandet av svetsfogar svetsmetod. För lasersvetsning av aluminiumlegering är laserns reflektionsförmåga av aluminiumlegering hög, svetsning kräver en större lasereffekt; laserpunktsdiametern är liten, precisionskraven för svetsverktyget är höga, toleransvärdet för delarnas gap är lågt, vanligtvis kräver delarnas gapvärde på 0,2 mm följande; svetsprocessen för uppvärmnings- och kylningshastighet, svetsningen av porositetsdefekterna, koncentrationen av laserenergitätheten, nyckelhålseffekten är lätt att leda till svetskonkav och fenomenet med bitande kanter, därför för svetsprocessen, lasern beam är en laserstrålevärmekälla med hög energidensitet. Fenomenet med bitande kant, därför har svetsprocessparametrarna höga krav. Självsmältande lasersvetsning i aluminiumlegeringssvetsning återspeglar fördelarna med god svetskvalitet, snabb svetshastighet och enkel automatisering, och används ofta inom bilindustrin. Inom elfordonsindustrin används tätningen av batteriskalet huvudsakligen vid självsmältsvetsning av aluminiumlegering. En ny energi fordon företag i aluminium kaross, dörren montering och sidan av de strukturella komponenterna i svetsningen används också i aluminiumlegering laser smältsvetsning.
2 lasersvetsning av aluminiumlegering
Lasertrådsvetsning i lasern är fortfarande den huvudsakliga värmekällan för att smälta den svetsade metallen, men användningen av automatisk trådmatningsanordning till den smälta poolen matas kontinuerligt in i tillsatsmetallen för att uppnå den metallurgiska anslutningsprocessen. Jämfört med självsmältande lasersvetsning, lindrar lasersvetsning av trådsvetsning kraven på noggrannhet i svetsprocessens gap, genom att fylla tråden av olika sammansättningar, för att förbättra svetsens metallurgiska egenskaper, för att förhindra generering av termiska svetssprickor och porositet , och för att förbättra stabiliteten i svetsprocessen och de mekaniska egenskaperna hos lederna.
Lasersvetsning av aluminiumlegering har egenskaperna för god utseendekvalitet, processgapsprecisionen är lösare än lasersvetsning, etc. Den appliceras vanligtvis i kroppens utseendeyta, såsom mellan topplocket och sidohöljet , och mellan de övre och nedre panelerna på den yttre plåten på bagagerumsskyddet. Det finns också några modeller för att få en högre svetskvalitet och användningen av lasersvetsningssvetsning för att svetsa aluminiumdörrar.
3 aluminiumlegeringslaser - bågkompositsvetsning
Laser - bågkompositsvetsning är lasern och bågen 2 typer av fysiska egenskaper, energiöverföringsmekanismen skiljer sig mycket från värmekällans komposit tillsammans, och tillsammans i rollen som det svetsade arbetsstycket, ger inte bara fullt spel till de 2 typerna av värme källa till sina respektive fördelar, men också kompensera för varandras brister. I aluminiumlegeringslaser - bågkompositsvetsning kan bågen styra laservärmekällan, förbättra aluminiumlegeringen på laserabsorptionsförmågan och svetsprocessens energianvändning, och svetsytans formning än laser självsmältsvetsning. Dessutom kan införandet av bågen kraftigt minska monteringsnoggrannheten för det svetsade arbetsstycket, medan bågen har en utspädningseffekt på lasersvetsplasman, vilket kan minska plasmans skärmningseffekt på lasern. Lasern spelar en viktig roll i stabiliseringen av bågen, så att bågen kan stabiliseras vid höghastighetssvetsning på fogen, vilket kan förbättra fogens svetskvalitet och öka svetshastigheten.
Slutsats
Energitäthet för lasersvetsstrålar av aluminiumlegering upp till 109W/cm2, har samtidigt fördelarna med koncentrerad uppvärmning, termisk skada, svetsdjup och breddförhållande, svetsdeformation etc., svetsprocessen är lätt att integrera, automatisering, flexibilisering , höghastighets- och högprecisionssvetsning kan uppnås, och svetsprocessen kräver inte en vakuummiljö, producerar inte röntgen, särskilt lämplig för högprecisionssvetsning av komplexa strukturer. Den mest attraktiva egenskapen hos aluminiumlasersvetsning är dess höga effektivitet, och för att ge fullt spel åt denna höga effektivitet är det nödvändigt att applicera det på den stora tjockleken av djupsvetssvetsningen. Därför kommer forskning och tillämpning av högeffektlaser för djupsvetsning med stor tjocklek att vara den oundvikliga trenden för framtida utveckling. Djupsvetsning med stor tjocklek framhäver pinhole-fenomenet och dess effekt på svetsporositeten, så formningsmekanismen och kontrollen av pinholes blir mer och mer populärt och kommer att bli en het fråga av allmänt intresse och forskning inom branschen.
Att förbättra stabiliteten i lasersvetsprocessen, svetsbildning och svetskvalitet är de eftersträvade målen. Därför kommer nya teknologier såsom laserbågskompositprocess, tillsatstrådlasersvetsning, icke-förinställd pulverlasersvetsning, dubbelfokusteknik, strålformning etc. att förbättras och utvecklas ytterligare.
