Kā atrisināt alumīnija sakausējuma lāzermetināšanas problēmu

Šobrīd, palielinoties automašīnu cauruļvadu sarežģītībai, arvien vairāk metināšanas punktu, kas neizbēgami rada daudzas liesmas metināšanas problēmas. Protams, katrai metināšanas metodei ir savas priekšrocības un trūkumi. Šajā rakstā ir analizēta gaisa kondicionēšanas cauruļvada lāzermetināšanas iespēja.

Mūsdienās lāzera metināšana tiek plaši izmantota apstrādes rūpniecībā. Turklāt lāzera tehnoloģijai ir arī nelielas metināšanas siltuma ievades īpašības, neliela ietekme uz metināšanas siltuma laukumu un nav viegli deformējama, tāpēc tai ir pievērsta īpaša uzmanība alumīnija sakausējuma metināšanas jomā.

No otras puses, alumīnija sakausējuma apstrādes īpašību dēļ alumīnija sakausējuma lāzermetināšanai ir dažas metināšanas grūtības. Kā šīs problēmas atrisināt?

1. problēma: alumīnija sakausējumam ir zems lāzera absorbcijas ātrums. Šī problēma galvenokārt ir saistīta ar alumīnija sakausējuma materiālu problēmu. Tā kā alumīnija sakausējumam ir augsta sākotnējā atstarošanas spēja un augsta siltumvadītspēja pret lāzera staru, alumīnija sakausējuma absorbcijas ātrums lāzera starā pirms kausēšanas ir ļoti zems. Alumīnija sakausējumam ir spēcīga atstarošanas ietekme uz lāzeru, kas ir saistīts ar lielo brīvo elektronu blīvumu alumīnija sakausējuma cietā stāvoklī, kas viegli atspoguļo enerģiju ar fotonu starā.

Pētījumi liecina, ka alumīnija sakausējuma atstarošanās spēja pret gāzes CO2 lāzeru ir pat 90%, bet cietā lāzera atstarošanās spēja ir tuvu 80%. Tajā pašā laikā alumīnija sakausējumam ir spēcīga siltumvadītspēja, kā rezultātā alumīnija sakausējuma lāzera absorbcijas ātrums ir ļoti zems. Tāpēc ir jāveic atbilstoši pasākumi, lai uzlabotu alumīnija sakausējuma lāzera absorbcijas ātrumu.

Lai atrisinātu šo problēmu, risinājumi galvenokārt ietver šādus aspektus:

1. Alumīnija sakausējuma materiāla virsmas pirmapstrāde. Alumīnija sakausējumiem ir augsta lāzera reakcija. Pareiza alumīnija sakausējuma virsmas iepriekšēja apstrāde, piemēram, anodiskā oksidēšana, elektrolītiskā pulēšana, smilšu strūklu, smilšu strūklu utt. Tā var ievērojami uzlabot virsmas starojuma enerģijas absorbciju. Rezultāti liecina, ka alumīnija sakausējuma kristalizācijas tendence pēc oksīda plēves noņemšanas ir augstāka nekā oriģinālajam alumīnija sakausējumam. Lai nesabojātu alumīnija sakausējuma virsmas apdari un vienkāršotu lāzermetināšanas procesu, metināšanas procesu var izmantot, lai paaugstinātu sagataves virsmas temperatūru un uzlabotu materiāla absorbcijas ātrumu lāzerā.

2. Samaziniet vietas izmēru un uzlabojiet lāzera jaudas blīvumu. Alumīnija sakausējuma lāzera absorbcija tiek uzlabota, palielinot lāzera jaudas blīvumu. Lāzera jaudas blīvuma palielināšanās izraisīs nelielu cauruma efektu metināšanas baseinā, kas var ievērojami uzlabot materiāla absorbcijas ātrumu lāzerā.

3. Mainiet metināšanas struktūru tā, lai lāzera stars spraugā atspīdētu daudzas reizes, lai atvieglotu alumīnija sakausējuma lāzermetināšanu. Savienojuma forma ietekmē lāzera gaismas absorbciju. V-veida slīpums un kvadrātveida slīpums vairāk veicina atslēgas caurumu veidošanos nekā bezšķautņu savienojumi, un palielinās lāzera jaudas blīvums, kā arī palielinās alumīnija sakausējuma lāzera absorbcijas ātrums.

2. problēma: alumīnija sakausējuma lāzermetināšanas procesā ir viegli izveidot poras un karstas plaisas, kurām ir viegli radīt poras un karstas plaisas. Porainība ir visizplatītākais un svarīgākais defekts alumīnija sakausējuma lāzermetināšanā. Stoma veidus var iedalīt divās kategorijās.

Viens no tiem ir tas, ka sakarā ar strauju ūdeņraža šķīdības samazināšanos alumīnija sakausējuma lāzermetināšanas procesā ūdeņraža saturs izkausētā alumīnija sakausējumā var sasniegt {{0}}.69mL/100g, ūdeņraža saturs alumīnija sakausējuma masa pēc atdzesēšanas un sacietēšanas ir 0,036 ml/100 g, un pārsātinātais ūdeņradis nogulsnējas, veidojot ūdeņraža poras. Turklāt uz alumīnija sakausējuma virsmas ir oksīda plēve, un kristāla ūdenī esošais ūdens, gaiss un aizsarggāze uz alumīnija sakausējuma virsmas metināšanas laikā tieši sadalās ūdeņradī. Šīs ūdeņraža poras ir pārāk vēlu, lai izkļūtu alumīnija sakausējumu lāzermetināšanas ātrās dzesēšanas procesā, un paliek metinātajā šuvē, veidojot ūdeņraža poras.

Otrs ir saistīts ar lāzera metināšanas procesā radītā atslēgas cauruma nestabilitāti un sabrukšanu, un šķidrajam metālam nav laika aizpildīt caurumu. Pārmērīga porainība samazinās metinājuma blīvumu, samazinās savienojuma nestspēju un dažādās pakāpēs samazinās savienojuma izturību un plastiskumu.

Ir daudzi pasākumi, lai samazinātu gāzes cauruma defektus lāzera metināšanā, piemēram, iespēja sajaukt izkusušo baseinu, pievienojot virsmas iespēju, stieples piepildīšanu vai sakausējuma pulvera pildījumu un izmantošanu. dubultpunktu tehnoloģija un lāzera kompozītmetināšana, lai samazinātu poru ietekmi, taču ir grūti to visu novērst. Alumīnija siltumvadītspēja ir labāka, un lāzera jaudas viļņu formu var pielāgot atbilstoši alumīnija sakausējuma materiālam, biezumam un virsmas stāvoklim. Vadošā tipviļņa tipa metināšanas attēlā to var izmantot arī tāda viļņa tipa metināšanai, kas ir izolēts pēc iepriekšējas uzsildīšanas, kam var būt nozīme gāzes un gāzes caurumu samazināšanā. Tas var samazināt poru nestabilitāti, mainīt lāzera stara leņķi un pielietot magnētisko lauku metināšanā, kā arī var efektīvi kontrolēt vidusšķiras poras.

Karstās plaisas cēlonis alumīnija sakausējuma lāzermetināšanā galvenokārt ir saistīts ar tā īpašībām un metināšanas procesu. Alumīnija sakausējuma sacietēšanas laikā saraušanās ātrums ir liels (līdz 5%), metināšanas spriegums un deformācija ir liela, un metinātais metāls kristalizācijas laikā radīs zemas kušanas temperatūras eitektisku struktūru gar graudu robežu, lai graudu robeža. saistīšanas spēks ir vājināts, un stiepes sprieguma ietekmē veidojas karstas plaisas.

Karstās plaisas tendenci var samazināt, uzpildot stiepli vai sakausējuma pulveri, un karsto plaisu tendenci var samazināt arī, pielāgojot metināšanas procesa parametrus, lai kontrolētu sildīšanas un dzesēšanas ātrumu. Izmantojot YAG lāzerus, siltuma ievadi var kontrolēt, pielāgojot impulsa viļņu formu, lai samazinātu kristāla plaisāšanu.

3. problēma: Metināto saišu mehānisko īpašību pasliktināšanās – mīkstināšana

Leģējošu elementu sadegšanas zudumi metināšanas procesā samazina alumīnija sakausējuma metināto savienojumu mehāniskās īpašības.

"Mīkstināšana" ir metināto savienojumu stiprības un cietības samazināšanās parādība. Izmantojot lāzera metināšanas alumīnija sakausējuma savienojumu, arī metinātā savienojuma šuves struktūra un siltuma ietekmētā zona rada mīkstināšanas problēmas. Liels skaits pētījumu ir parādījuši, ka alumīnija sakausējuma metināšanas mīkstināšanas fenomenu ir grūti pilnībā novērst, taču, salīdzinot ar metināšanu ar gāzi, lāzera metināšana samazina siltuma ievadi un padara metinājuma mīkstināšanas zonu šaurāku. Salīdzinot ar MIG metināšanu, lāzermetināto alumīnija sakausējuma savienojumu "mīkstināšanas" pakāpe ir zemāka, un stiepes izturība palielinās, palielinoties metināšanas ātrumam. Plazmas ietekme uz metināšanas procesu Alumīnija elementa jonizācijas enerģija ir zema, ar lāzermetināšanu vieglāk veidojas metāla plazma, plazma, ko izraisa lāzera refrakcija, novirze, tādējādi mainot lāzera stara fokusu, lai samazinātu metināšanas caurlaidības koeficientu, kas ietekmē metināšanas savienojuma kvalitāti. Iepriekš iestatot pulveri uz sagataves virsmas, tiek vājināta plazmas izplešanās un pulsācija augstuma virzienā, lai plazma varētu uzturēt relatīvi stabilu pulsācijas amplitūdu uz sagataves virsmas.

Alumīnija sakausējuma metināto savienojumu mehāniskās īpašības samazinās nestabilas porainības dēļ metināšanas laikā. Alumīnija sakausējumi galvenokārt ietver Zn, Mg un Al. Metināšanas procesā alumīnijam ir augstāka viršanas temperatūra nekā pārējiem diviem elementiem. Tāpēc, metinot alumīnija sakausējuma detaļas, var pievienot dažus leģējošus elementus ar zemu viršanas temperatūru, kas veicina mazu caurumu veidošanos un metināšanas izturību.

1. Alumīnija sakausējuma lāzera paškausēšanas metināšana

Lāzera paškausēšanas metināšana attiecas uz augsta enerģijas blīvuma lāzera staru kā siltuma avotu, triecienu uz pamatmateriāla virsmu, lai pats pamatmateriāls kūst, veidojot metināšanas savienojumu metināšanas metodi. Alumīnija sakausējuma lāzermetināšanai alumīnija sakausējuma virsmai ir augsta lāzera atstarošanas spēja, un metināšanas laikā ir nepieciešama liela lāzera jauda. Lāzera punkta diametrs ir mazs, metināšanas iekārtas precizitāte ir augsta, detaļu spraugas pielaides vērtība ir zema, un detaļu spraugas vērtībai parasti ir jābūt mazākai par 0. 2 mm. Metināšanas procesa laikā sildīšanas un dzesēšanas ātrums ir ātrs, metināšanas porainības defekti ir daudz, lāzera enerģijas blīvums ir koncentrēts, un atslēgas cauruma efekts ir viegli izraisīt ieliektas šuves un malu nokošanas parādību, tāpēc metināšanas procesa parametri ir augstākas prasības. Lāzera paškausēšanas metināšana alumīnija sakausējuma metināšanā atspoguļo labas metināšanas kvalitātes, ātra metināšanas ātruma un vieglas automatizācijas priekšrocības, un to plaši izmanto automobiļu rūpniecībā. Elektrisko transportlīdzekļu rūpniecībā jaudas akumulatora korpusa blīvējums galvenokārt ir izgatavots no alumīnija sakausējuma lāzera paškausēšanas metināšanas. Iekšzemes jaunās enerģijas automobiļu uzņēmuma alumīnija korpusā durvju bloka un sānu sienas konstrukcijas metināšana ir izgatavota arī no alumīnija sakausējuma lāzera paškausēšanas metināšanas.

2. Alumīnija sakausējuma lāzera stieples pildīšanas metināšana

Lāzervadu pildīšanas metināšanā lāzers joprojām tiek izmantots kā galvenais siltuma avots metinātā metāla kausēšanai, bet automātiskā stieples padeves ierīce tiek izmantota, lai nepārtraukti padotu piepildīto metālu kausējuma baseinā, lai panāktu metalurģiskā savienojuma procesu. Salīdzinot ar lāzera paškausēšanas metināšanu, lāzera stieples aizpildīšanas metināšana atviegloja metināšanas procesa spraugas precizitātes prasības, piepildot dažādas metināšanas stieples sastāvdaļas, uzlabojot metinājuma metalurģiskās īpašības, novēršot metināšanas karstās plaisas un poras, uzlabojot metināšanas procesa stabilitāte un savienojuma mehāniskās īpašības.

Alumīnija sakausējuma lāzera stiepļu metināšanai ir labas izskata kvalitātes īpašības, procesa spraugas precizitāte ir vājāka nekā lāzera paškausēšanas metināšanai utt. To parasti izmanto korpusa ārējā virsmā, piemēram, starp augšējo vāku un sānu sienu. un starp čemodāna pārsega augšējo un apakšējo plāksni. Ir arī daži modeļi, lai iegūtu augstāku metināšanas kvalitāti un izmantotu lāzera stieples metināšanu alumīnija sakausējuma durvju metināšanai.

3. Alumīnija sakausējuma lāzera loka kompozītu metināšana

Lāzera loka kompozītu metināšana ir divu veidu lāzera un loka siltuma avotu kombinācija ar dažādām fizikālajām īpašībām un enerģijas pārvades mehānismu, un tie darbojas kopā ar metinātajām daļām. Abi pilnībā izmanto abu siltuma avotu priekšrocības un kompensē viens otra trūkumus. Alumīnija sakausējuma lāzera loka kompozītmetināšanā loks var vadīt lāzera siltuma avotu, uzlabot alumīnija sakausējuma absorbcijas spēju un enerģijas izmantošanas ātrumu metināšanas procesā, un metinājuma virsmas formējamība ir labāka nekā lāzeram. paškausēšanas metināšana. Turklāt loka ieviešana var ievērojami samazināt metināšanas detaļu iespīlēšanas precizitāti, un lokam ir atšķaidīšanas ietekme uz lāzera metināšanas plazmu, kas var samazināt plazmas aizsargājošo iedarbību uz lāzeru. Lāzeram ir svarīga loma loka stabilitātē, lai ātrgaitas metināšanas laikā loks varētu stabili iedarboties uz savienojumu, kas var uzlabot savienojuma metināšanas kvalitāti un palielināt metināšanas ātrumu.

Alumīnija sakausējuma lāzera metināšanas stara enerģijas blīvums var sasniegt 109W/cm2, un tam ir koncentrētas sildīšanas priekšrocības, nelieli termiski bojājumi, liela metināšanas dziļuma un platuma attiecība un neliela metināšanas deformācija. Metināšanas process ir viegli integrējams, automatizēts un elastīgs, kas var realizēt ātrgaitas un augstas precizitātes metināšanu, un metināšanas procesam nav nepieciešama vakuuma vide, un tas nerada rentgenstaru, īpaši piemērots augstas precizitātes nodrošināšanai. sarežģītu konstrukciju metināšana. Alumīnija sakausējuma lāzermetināšanas pievilcīgākā īpašība ir tās augstā efektivitāte, un, lai šī augstā efektivitāte būtu pilnībā izmantota, tā ir jāpiemēro liela biezuma dziļai metināšanai. Tāpēc lielas jaudas lāzera izpēte un pielietošana liela biezuma dziļi iespiešanās metināšanai būs neizbēgama nākotnes attīstības tendence. Liela biezuma dziļi iespiešanās metināšana izceļ caurumu parādību un tās ietekmi uz metinājuma porainību, tāpēc arvien vairāk kļūst urbumu veidošanās mehānisms un kontrole, kas kļūs par aktuālu problēmu nozarē.

Lāzermetināšanas procesa stabilitātes, metinājuma formēšanas un metināšanas kvalitātes uzlabošana ir cilvēku mērķis. Tāpēc turpmāk tiks uzlabotas un attīstītas jaunas tehnoloģijas, piemēram, lāzera loka kompozītmateriālu process, pildvadu lāzermetināšana, iepriekš nenoteikta pulverlāzermetināšana, divu fokusu tehnoloģija, staru kūļa formēšana.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. ir augsto tehnoloģiju uzņēmums, kas specializējas pētniecībā un attīstībā, automātisko lāzera apšuvuma iekārtu, ātrgaitas lāzerapšuvuma iekārtu, lāzera slāpēšanas iekārtu, lāzermetināšanas iekārtu un lāzera 3D drukas iekārtu ražošanā un pārdošanā. Mūsu produkti ir rentabli un tiek pārdoti gan iekšzemē, gan ārzemēs. Ja jūs interesē mūsu produkti, lūdzu, sazinieties ar mums pa bob@gshenglaser.com.