Tällä hetkellä autoteollisuuden putkiston monimutkaisuuden lisääntyessä yhä useammat hitsauspisteet tuovat väistämättä mukanaan paljon liekkihitsausongelmia, tietysti jokaisella hitsausmenetelmällä on omat etunsa ja haittansa. Tässä artikkelissa analysoidaan laserhitsauksen ilmastointiputkiston toteutettavuutta.
Kuinka ratkaista alumiiniseoksen laserhitsauksen ongelma
Nykyään laserhitsausta käytetään laajalti koneistusteollisuudessa. Lisäksi laserteknologialla on myös pieniä hitsauslämmöntuontia, pieni hitsauslämpöaluevaikutus, ei helppo muuttaa muotoaan jne. Siksi se on saanut erityistä huomiota alumiiniseoshitsauksen alalla.
Toisaalta alumiiniseoksen käsittelyominaisuuksien vuoksi alumiiniseoksen laserhitsauksessa on joitain hitsausvaikeuksia. Kuinka ratkaista nämä ongelmat?
Ongelma 1: Alumiiniseoksella on alhainen laserin absorptionopeus.
Tämä ongelma johtuu pääasiassa alumiiniseosmateriaalista. Alumiinilejeeringin korkean alkuperäisen heijastavuuden ja korkean lämmönjohtavuuden vuoksi lasersäteeseen nähden alumiiniseoksella on alhainen lasersäteen absorptio ennen sulamista. Alumiinilejeeringeillä on voimakas heijastusvaikutus laservaloon, koska alumiiniseoksessa on kiinteässä olomuodossa suuri vapaiden elektronien tiheys, joka pyrkii olemaan vuorovaikutuksessa säteen fotonien kanssa ja heijastamaan energiaa pois. Tutkimukset ovat osoittaneet, että alumiiniseosten heijastavuus on jopa 90 % kaasumaisilla CO2-lasereilla ja lähes 80 % kiinteillä lasereilla. Samaan aikaan alumiiniseoksilla on vahva lämmönjohtavuus, mikä johtaa alhaiseen laservalon absorptioon alumiiniseoksissa. Siksi on ryhdyttävä asianmukaisiin toimenpiteisiin alumiiniseosten laservalon absorption parantamiseksi.
Tämän ongelman ratkaisu sisältää pääasiassa seuraavat näkökohdat:.
1. Alumiiniseosmateriaalien pintakäsittely. Alumiiniseoksella on korkea laservaste. Alumiinilejeeringin pinnan asianmukainen esikäsittely, kuten anodinen hapetus, elektrolyyttinen kiillotus, hiekkapuhallus, hiekkapuhallus jne., voi merkittävästi parantaa säteilyenergian imeytymistä pinnalle. Tutkimukset ovat osoittaneet, että alumiiniseoksen kiteytymistaipumus oksidikalvon poistamisen jälkeen on suurempi kuin alkuperäisen alumiiniseoksen. Jotta alumiiniseoksen pinnan viimeistely ei tuhoutuisi, yksinkertaista laserhitsausprosessia, voit käyttää hitsausprosessia työkappaleen pintalämpötilan nostamiseen parantaaksesi materiaalin laserin absorptiota.
2. Pienennä pisteen kokoa ja lisää lasertehon tiheyttä. Lisäämällä laserin tehotiheyttä alumiiniseoksen absorption parantamiseksi laseriin. Lisääntynyt lasertehon tiheys saa hitsaussulan tuottamaan pienen reikävaikutelman, mikä voi parantaa materiaalia huomattavasti laserin absorptionopeudella.
3. Muuta hitsausrakennetta siten, että lasersäde heijastuu monta kertaa rakoon helpottaaksesi alumiiniseoksen laserhitsausta. Nivelen muoto vaikuttaa laserin absorptioon. v-viiste ja nelikulmainen viiste edistävät avaimenreiän muodostumista paremmin kuin viisteettomat liitokset, jolloin laserin tehotiheys kasvaa ja alumiiniseoksen laserin absorptio kasvaa.
Ongelma 2: Helppo tuottaa huokoisuus- ja lämpöhalkeamia, alumiiniseoksen laserhitsausprosessi on altis huokoisuudelle ja lämpöhalkeamille.
Huokoisuus on yleisin ja tärkein virhetyyppi alumiiniseoslaserhitsauksessa. Huokoisuustyypit voidaan jakaa 2 luokkaan.
Luokka johtuu alumiiniseoksen laserhitsauksesta jäähdytysprosessissa vetylukoisuus laskee jyrkästi, sulan olomuodon alumiiniseoksen vetypitoisuus jopa {{0}},69 ml/100g, jäähdyttävä jähmettyminen alumiiniseoksen vetypitoisuus 0,036 ml/100g, ylikyllästynyt vetysaostus ja vetyhuokosten muodostuminen. Lisäksi alumiiniseoksen pinnalla on kerros oksidikalvoa ja alumiiniseoksen pinnalla oleva kiteinen vesi, ilma ja suojakaasun kosteus hajoavat suoraan vedyksi hitsauksen aikana. Nämä vedyn huokoset nopeassa jäähdytysprosessissa alumiiniseoksen laserhitsauksessa pakenevat ja jäävät hitsaukseen muodostaen vetyhuokosia.
Toinen luokka johtuu laserhitsausprosessin tuottamasta avaimenreiän epävakaudesta ja romahtamisesta, nestemäinen metalli on liian myöhäistä täyttää muodostuneet reiät. Liiallinen huokoisuus vähentää hitsin tiheyttä, alentaa sauman kantavuutta ja saa liitoksen lujuuteen ja plastisuuteen eriasteisia.
Vähennä alumiiniseoksen laserhitsausta huokoisuusvirheissä useilla toimenpiteillä, kuten vaihtamalla lasersäteen kävelyrataa, käyttämällä säteen värähtelyä sulaan altaaseen sekoittamiseen, lisäämällä huokoisuuden mahdollisuutta karkaamaan pinnalta, käyttämällä täytelangalla tai täyteaineseosjauheella sekä kaksoispistetekniikalla ja laserkomposiittihitsauksella ja muilla toimenpiteillä voidaan saavuttaa huokoisuuden vaikutusta vähentämään, mutta sitä on vaikea poistaa juuresta. Alumiinin lämmönjohtavuus on suhteellisen hyvä alumiiniseoksen materiaalin, paksuuden ja pinnan kunnon mukaan hitsausprosessissa lasertehon aaltomuodon säätämiseksi. Kuten kuvassa ennen kärkeä aaltomuodon hitsaukseen, voidaan käyttää myös ennen esilämmitystä jälkeen eristys aaltomuoto hitsaukseen, on vähentää puhalluspiste ja huokoisuus on tietty rooli. Se voi vähentää huokosten epävakaata romahtamista, muuttaa lasersäteen säteilykulmaa ja käyttää magneettikenttää hitsauksessa, mutta voi myös tehokkaasti hallita hitsausprosessin aikana syntyviä huokosia.
Alumiiniseoslaserhitsauksen lämpöhalkeilun syy liittyy pääasiassa sen omiin ominaisuuksiin ja hitsausprosessiin. Alumiiniseoksen jähmettymiskutistuminen (jopa 5 %), hitsausjännitys ja muodonmuutos sekä hitsimetalli kiteytymisessä raerajaa pitkin tuottavat matalan sulamispisteen eutektisen organisaation, jolloin sidosvoiman raerajat heikkenevät vetojännityksen aikana kuumien halkeamien muodostumisen vaikutuksesta.
Langan tai seosjauheen täyttömenetelmän ottaminen käyttöön voi vähentää kuumahalkeilua, ja lämmitys- ja jäähdytysnopeuden säätäminen hitsausprosessin parametreja säätämällä voi myös vähentää kuumahalkeilua. YAG-laseria käytettäessä lämmön syöttöä voidaan ohjata säätämällä pulssiaaltomuotoa kiteen halkeilun minimoimiseksi.
Ongelma 3: Hitsauslinkkien mekaanisten ominaisuuksien heikkeneminen - pehmeneminen
Seoselementtien palamishävikki hitsausprosessin aikana heikentää alumiiniseoksesta valmistettujen hitsauslinkkien mekaanisia ominaisuuksia.
"Pehmeneminen" on ilmiö hitsausliitosten lujuuden ja kovuuden vähenemisestä. Käytettäessä laserhitsausta alumiiniseosliitoksia, hitsauskudoksella ja hitsausliitosten lämpövaikutuksella on sama pehmenemisongelma. Lukuisat tutkimukset ovat osoittaneet, että alumiiniseoshitsauksen pehmenemisilmiö on vaikea eliminoida pohjimmiltaan, mutta verrattuna kaasusuojattuun hitsaukseen laserhitsaukseen pienentyneen lämmönsyötön vuoksi, jolloin hitsin pehmenemisalue on kapeampi. Alumiinilejeeringin laserhitsaus ja sulamiselektrodi kaasusuojattu hitsaus verrattuna laserhitsattuihin liitoksiin, "pehmenemisaste" on alhaisempi, ja vetolujuus lisääntyy hitsausnopeuden ja lisätä. Plasma hitsausprosessissa alumiinielementin ionisaatioenergian vaikutuksesta on alhainen, laserhitsauksessa muodostuu todennäköisemmin metalliplasmaa, laserin taittumisen aiheuttama plasma, taipuma, mikä muuttaa lasersäteen asennon polttopistettä, joten että hitsaussyvyyssuhde pienenee, mikä vaikuttaa hitsausliitosten laatuun. Ota käyttöön menetelmä, jossa työkappaleen pinnalle asetetaan valmiiksi jauhe, joka vaimentaa plasman laajenemista hypyn korkeussuunnassa, jotta työkappaleen pinnalla oleva plasma voi ylläpitää hyppyamplitudin suhteellisen vakauden.
Epästabiilit huokoset alumiiniseoshitsausprosessissa johtavat hitsausliitoksen mekaanisten ominaisuuksien heikkenemiseen. Alumiiniseos sisältää pääasiassa Zn:ää, Mg:ää ja Al:a. Hitsausprosessissa alumiinin kiehumispiste on korkeampi kuin kahden muun alkuaineen. Siksi alumiiniseoselementtejä hitsattaessa voidaan lisätä joitain seosaineita, joilla on alhainen kiehumispiste, mikä edistää pienten reikien muodostumista ja hitsauksen lujuutta.
Kahden alumiiniseoksen laserhitsaustekniikka
1 alumiiniseoksen itsesulava laserhitsaus
Laseritsesulava hitsaus tarkoittaa korkean energiatiheyden lasersädettä lämmönlähteenä, iskua perusmateriaalin pintaan siten, että perusmateriaali itse sulaa, hitsausliitosten muodostumista hitsausmenetelmällä. Alumiiniseoksen laserhitsauksessa alumiiniseospinnan laserheijastavuus on korkea, hitsaus vaatii suurempaa lasertehoa; laserpisteen halkaisija on pieni, hitsaustyökalun tarkkuusvaatimukset ovat korkeat, osien välin toleranssiarvo on pieni, vaatii yleensä osien välin arvoa 0,2 mm seuraavasti; lämmitys- ja jäähdytysnopeuden hitsausprosessi, huokoisuusvirheiden hitsaus, laserin energiatiheyden keskittyminen, avaimenreikävaikutus on helppo johtaa hitsauskoveraan ja purevien reunojen ilmiö, joten hitsausprosessissa laser beam on korkean energiatiheyden lasersäteen lämmönlähde. Purevan reunan ilmiö, siksi hitsausprosessin parametreilla on korkeat vaatimukset. Itsesulava laserhitsaus alumiiniseoshitsauksessa heijastaa hyvän hitsauslaadun, nopean hitsausnopeuden ja helpon automatisoinnin etuja, ja sitä käytetään laajalti autoteollisuudessa. Sähköajoneuvoteollisuudessa tehoakun kuoren tiivistystä käytetään pääasiassa alumiiniseoslaseeritse sulavassa laserhitsauksessa. Uusi energia-ajoneuvo yritysten alumiinirunko, ovi kokoonpano ja puoli rakenneosien hitsauksen käytetään myös alumiiniseoslaser fuusiohitsauksessa.
2 Alumiiniseoksen lasertäyttölankahitsaus
Lasertäytelangan hitsaus laserissa on edelleen päälämmönlähde hitsatun metallin sulattamiseen, mutta automaattisen langansyöttölaitteen käyttö sulaan altaaseen syötetään jatkuvasti täytemetalliin metallurgisen liitosprosessin saavuttamiseksi. Verrattuna laseritsesulavaan hitsaukseen, lasertäyttölankahitsaus lieventää hitsausprosessin aukon tarkkuuden vaatimuksia täyttämällä eri koostumuksilla olevaa lankaa, parantaakseen hitsin metallurgisia ominaisuuksia, estääkseen hitsin lämpöhalkeamien ja huokoisuuden syntymisen. sekä parantaa hitsausprosessin vakautta ja liitosten mekaanisia ominaisuuksia.
Alumiiniseoksen lasertäyttölankahitsauksella on hyvän ulkonäön ominaisuudet, prosessirakojen tarkkuus on löysempi kuin itsesulava laserhitsaus jne. Sitä käytetään yleensä rungon ulkonäköpintaan, kuten yläkannen ja sivukotelon väliin. , ja tavaratilan kannen ulkolevyn ylä- ja alapaneelien välissä. On myös joitain malleja paremman hitsauslaadun saavuttamiseksi ja lasertäyttölankahitsauksen käyttämiseksi alumiiniseosovien hitsaukseen.
3 alumiiniseoslaser - kaarikomposiittihitsaus
Laser-kaarikomposiittihitsaus on laserin ja kaaren 2 eri fysikaalisia ominaisuuksia, energian siirtomekanismi eroaa hyvin lämmönlähdekomposiitista yhdessä, ja yhdessä hitsatun työkappaleen roolissa, ei vain anna täyden pelin 2 eri lämmölle ovat etujensa lähde, mutta myös korvaavat toistensa puutteet. Alumiiniseoslaser-kaarikomposiittihitsauksessa kaari voi ohjata laserlämmönlähdettä, parantaa alumiiniseoksen laserin absorptiokykyä ja hitsausprosessin energiankäyttöä sekä hitsauspinnan muotoilua kuin itsesulava laserhitsaus. Lisäksi kaaren käyttöönotto voi vähentää suuresti hitsatun työkappaleen asennustarkkuutta, kun taas kaarella on laimennusvaikutus laserhitsausplasmaan, mikä voi vähentää plasman suojausvaikutusta laseriin. Laserilla on tärkeä rooli kaaren stabiloinnissa, jotta kaari voidaan stabiloida liitoksen nopeassa hitsauksessa, mikä voi parantaa liitoksen hitsauksen laatua ja lisätä hitsausnopeutta.
Johtopäätös
Alumiiniseoslaserhitsaussäteen energiatiheys jopa 109 W/cm2, samalla on edut keskittynyt kuumennus, lämpövauriot, hitsin syvyyden ja leveyden suhde, hitsausmuodonmuutos jne., hitsausprosessi on helppo integroida, automaatio, joustavuus , nopea ja tarkka hitsaus voidaan saavuttaa, ja hitsausprosessi ei vaadi tyhjiöympäristöä, ei tuota röntgensädettä, sopii erityisen hyvin monimutkaisten rakenteiden korkean tarkkuuden hitsaukseen. Alumiinin laserhitsauksen houkuttelevin ominaisuus on sen korkea hyötysuhde, ja jotta tämä korkea hyötysuhde olisi täysi, sitä on käytettävä syväsulahitsauksen suurella paksuudella. Siksi suuritehoisen laserin tutkimus ja soveltaminen suuripaksuiseen syväfuusiohitsaukseen on tulevan kehityksen väistämätön suuntaus. Suuripaksuinen syväsulahitsaus tuo esiin neulanreikäilmiön ja sen vaikutuksen hitsin huokoisuuteen, joten reikien muodostusmekanismista ja hallinnasta tulee yhä suositumpaa ja siitä tulee alan yleinen huolenaihe ja tutkimus.
Tavoitteena on parantaa laserhitsausprosessin vakautta, hitsin muodostusta ja hitsin laatua. Siksi uusia teknologioita, kuten laserkaarikomposiittiprosessia, täytelankalaserhitsausta, ei-esiasetettua jauhelaserhitsausta, kaksoispolttotekniikkaa, säteen muotoilua jne., parannetaan ja kehitetään edelleen.
