Lāzermetināšanas tehnoloģijas pielietojums alumīnija sakausējumu metināšanā

Alumīnija sakausējuma izmantošana, lai aizstātu tradicionālo tēraudu automašīnā, ir viens no svarīgiem veidiem, kā realizēt automašīnas vieglo svaru. Tomēr, ņemot vērā alumīnija sakausējuma īpašības ar labu siltumvadītspēju un lielu lineārās izplešanās koeficientu, metināšanā ir dažas problēmas:

1) Alumīnija sakausējuma metināto savienojumu mīkstināšana nopietni, zems stiprības koeficients;

2) Alumīnija sakausējumu ir viegli oksidēt, lai iegūtu ugunsizturīgu oksīda plēvi (Al2O3, kušanas temperatūra ir 2060 grādi), kam nepieciešams izmantot lieljaudas blīvuma metināšanas procesu;

3) Viegli veidojamas poras;

4) Lineārās izplešanās koeficients ir liels, viegli veidojamas metināšanas deformācijas un metināšanas plaisas;

5) Siltumvadītspēja un īpatnējā siltuma jauda ir liela, un siltuma padeve ir 2 līdz 4 reizes lielāka nekā metinātam tēraudam.

Tāpēc, lai iegūtu augstas veiktspējas alumīnija sakausējuma metināšanas savienojumus, ir nepieciešams augsts enerģijas blīvums, zema metināšanas siltuma padeve un liels metināšanas ātrums, starp kuriem lāzermetināšana ir viena no perspektīvākajām alumīnija sakausējuma metināšanas tehnoloģijām.

Lāzermetināšana ir efektīva un precīza metināšanas metode, kurā kā siltuma avotu izmanto augsta enerģijas blīvuma lāzera staru, kam piemīt ātras ātruma, lielas iespiešanās, nelielas deformācijas, labas apstrādes elastības un vieglas automatizācijas īpašības, ja to izmanto alumīnija sakausējuma metināšanai. To plaši izmanto kosmosa, automobiļu ražošanas un vieglās rūpniecības elektronikas un citās jomās, taču to izmanto alumīnija sakausējuma lāzermetināšanā. Ir arī dažas problēmas un grūtības.

1.1 Alumīnija sakausējumam ir ļoti zems lāzera absorbcijas ātrums

Alumīnija sakausējumam ir spēcīga atstarojoša iedarbība 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.

Optimizācijas pasākumi:

1) Palielinot lāzera jaudas blīvumu, lai uzlabotu alumīnija sakausējuma lāzera absorbciju. Lāzera jaudas blīvuma palielināšanās izraisīs nelielu cauruma efektu metināšanas baseinā, kas var ievērojami uzlabot materiāla absorbcijas ātrumu lāzerā.

2) Pieņemiet atbilstošu virsmas pirmapstrādes procesu. Lai salīdzinātu alumīnija sakausējuma lāzera absorbciju, tika izmantota elektrolītiskā pulēšana, anodēšana un smilšu strūkla. Tika konstatēts, ka alumīnija sakausējuma virsmu anodēšana un apstrāde ar smilšu strūklu var ievērojami uzlabot lāzera absorbciju.

3) Ir arī konstatēts, ka locītavas forma ietekmēs lāzera absorbciju. V-veida slīpums un kvadrātveida slīpums vairāk veicina atslēgas caurumu veidošanos nekā bezšķautņu savienojumi, un palielinās lāzera jaudas blīvums un palielinās arī alumīnija sakausējuma lāzera absorbcijas ātrums.

1.2 Viegli veidojamas poras

Poras ir visizplatītākais un svarīgākais defekts alumīnija sakausējuma lāzermetināšanā. Poru veidus var iedalīt divās kategorijās. Viens no tiem ir tāds, ka sakarā ar strauju ūdeņraža šķīdības samazināšanos alumīnija sakausējuma lāzermetināšanas procesā ūdeņraža saturs izkausētā alumīnija sakausējumā var sasniegt {{0}},69 ml/100 g, 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 daudz pasākumu, lai samazinātu porainības defektus alumīnija sakausējuma lāzermetināšanā, piemēram, mainot lāzera stara gaitas celiņu, izmantojot stara svārstības, lai maisītu izkusušo baseinu, palielinātu porainības izkļūšanas iespēju no virsmas, izmantojot stiepli vai sakausējumu. pulveris, un izmantojot dubulto punktu tehnoloģiju un lāzera kompozītmetināšanu, var panākt porainības samazināšanas efektu, taču to ir grūti novērst.

1.3 Karstās plaisas tendence

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.

1.4. Metinātās šuves struktūras un siltuma ietekmes zonas mīkstināšana

"Mīkstināšana" ir metināto savienojumu stiprības un cietības samazināšanās parādība. Lietojot alumīnija sakausējuma savienojumu ar lāzera metināšanu, arī metinātā savienojuma šuves struktūra un karstuma 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 padevi un padara šuves 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 un novirze, tādējādi mainot lāzera stara fokusu, tādējādi samazinot 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.

2.1 Alumīnija sakausējuma lāzera paškausēšanas metināšana

Lāzera paškausēšanas metināšana attiecas uz augsta enerģijas blīvuma lāzera staru kā siltuma avotu, kas iedarbojas uz pamatmateriāla virsmu tā, ka 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 komplekta un sānu sienas konstrukcijas metināšana ir izgatavota arī no alumīnija sakausējuma lāzera paškausēšanas metināšanas.

2.2 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 pildījuma 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 laba izskata kvalitātes īpašības, procesa spraugas precizitāte ir mazāka 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 stiepļu metināšanu alumīnija sakausējuma durvju metināšanai.

2.3 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. Tas 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 šuves virsmas formējamība. lāzera 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.

Lāzermetināšanas izmantošanai automobiļu rūpniecībā ir daudz priekšrocību:

1) Tā metināšanas ātrums ir ātrs, uzlabo ražošanas ritmu, un metināšanas ātrums var sasniegt 6m/min, kam ir nesalīdzināmas priekšrocības salīdzinājumā ar citām baltā korpusa savienošanas metodēm (piemēram, punktmetināšana, loka metināšana, kniedēšana);

2) tai ir nelieli korpusa struktūras ierobežojumi, to var pielietot dažādām metināšanas konstrukcijām (klēpis, stūris, T veida savienojums, sadursme), un tā ir vienpusēja metināšana, kur var sasniegt staru, dizains ir elastīgāks;

3) Tā lāzera metināšanas sānu prasības ir zemas, metināšanas pusi var metināt 6–8 mm, salīdzinot ar punktmetināšanas sānu prasībām (16 mm), kas samazinātas uz pusi, var būt viegla;

4) Jumta un aizmugurējā vāka lāzermetināšanas konstrukcija var samazināt virsbūves kvalitāti, un nav nepieciešams uzklāt hermētiķi un ārējo apdares plāksni, ietaupot virsbūves izmaksas;

5) Lāzermetināšanas šuves savienojums ir gluds un veikls, labs izskats utt.

Pateicoties daudzajām lāzermetināšanas priekšrocībām, tā ir bijusi plaši izplatīta automobiļu rūpniecībā, un to ir iecienījuši daudzi autobūves uzņēmumi. To izmanto dažādās Eiropas modeļu daļās (piemēram, Volkswagen, BMW, Audi, Mercedes-Benz, Peugeot u.c.) un Amerikas modeļos (piemēram, Buick, Ford, Cadillac, Chevrolet u.c.) (jumta, durvju montāža, bagāžnieka vāka ārējais panelis, sānu konstrukcijas daļas un plūsmas tvertnes metināšana u.c.), un kā viens no augstas kvalitātes virsbūves simboliem baltā krāsā.

Tomēr augsto vienreizējo ieguldījumu izmaksu, lokšņu metāla precizitātes un instrumentu precizitātes prasību dēļ tas netiek plaši izmantots vietējo zīmolu automobiļu uzņēmumu vidū.

Pašlaik alumīnija sakausējuma korpusa masveida ražošanā tiek izmantota alumīnija sakausējuma lāzermetināšana. Audi TT, A6/A8 un Cadillac flagmanis CT6 ir metināti ar alumīnija sakausējuma lāzermetināšanu uz augšējā vāka un sānu sienām. Cadillac CT6, Audi A6/A8/Q5, BMW 5 sērija / 7 sērija, Mercedes-Benz S sērija / C sērija un citi bagāžnieka pārsega plāksnes modeļi izmanto alumīnija sakausējuma lāzermetināšanu. Audi A6/A8, Mercedes-Benz S/C sērijas, BMW 5/7 sērijas uc durvis izmanto alumīnija sakausējuma lāzermetināšanu. Nio arī izmantoja lielu skaitu alumīnija sakausējuma lāzermetināšanas vākā un sānu sienās, kā arī durvīs.

Ar nepārtrauktu automobiļu tehnoloģiju progresu, nozares apstrādes jaudu un apstrādes kvalitāti, lāzera metināšanas izmantošanas izmaksas tiks ievērojami samazinātas. Tajā pašā laikā, attīstoties vieglajiem automobiļiem, palielinās alumīnija sakausējuma pielietojums automašīnu virsbūvē, un lāzermetināšana kā viena no svarīgākajām savienojuma metodēm, lai atrisinātu alumīnija sakausējuma metināšanas kvalitātes problēmu, tiks plašāk izmantota automobiļu rūpniecība.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. ir augsto tehnoloģiju uzņēmums, kas specializējas pētniecībā un attīstībā, automātisko lāzera apšuvuma iekārtu, ātrgaitas lāzerapšuvuma iekārtu, lāzera cietināšanas iekārtu, lāzermetināšanas iekārtu un 3D drukas iekārtu ražošanā un pārdošanā.

Ja jūs interesē mūsu produkti, lūdzu, sazinieties ar mums pa bob@gshenglaser.com.