På nuværende tidspunkt, med stigningen i kompleksiteten af bilrørledning, flere og flere svejsepunkter, hvilket uundgåeligt bringer en masse problemer med flammesvejsning. Selvfølgelig har hver svejsemetode sine egne fordele og ulemper. Denne artikel analyserer gennemførligheden af lasersvejsning af klimaanlægsrørledninger.
Hvordan man løser problemet med lasersvejsning af aluminiumslegering
I dag er lasersvejsning meget udbredt i bearbejdningsindustrien. Derudover har laserteknologien også karakteristika af lille svejsevarmeinput, lille indflydelse på svejsevarmeområdet og ikke let at deformere, så den har fået særlig opmærksomhed inden for svejsning af aluminiumslegeringer.
På den anden side, på grund af bearbejdningsegenskaberne af aluminiumslegering, har aluminiumslegeringslasersvejsning nogle svejsevanskeligheder. Hvordan løser man disse problemer?
Opgave 1: Aluminiumslegering har en lav absorptionshastighed af laser. Dette problem skyldes hovedsageligt problemet med aluminiumslegeringsmateriale. På grund af den høje indledende reflektivitet og høje termiske ledningsevne af aluminiumslegering til laserstrålen, er absorptionshastigheden af aluminiumslegering til laserstrålen før smeltning meget lav. Aluminiumslegering har en stærk reflektionseffekt på laser, hvilket skyldes den høje tæthed af frie elektroner i fast tilstand af aluminiumslegering, som er let at reflektere energien med fotonen i strålen.
Undersøgelser viser, at reflektiviteten af aluminiumslegering til gas CO2-laser er så høj som 90%, og reflektiviteten af solid laser er tæt på 80%. Samtidig har aluminiumslegering en stærk termisk ledningsevne, hvilket resulterer i en meget lav absorptionshastighed af aluminiumslegeringslaser. Derfor skal der træffes passende foranstaltninger for at forbedre laserabsorptionshastigheden for aluminiumslegering.
For at løse dette problem omfatter løsningerne hovedsageligt følgende aspekter:
1. Overfladeforbehandling af aluminiumslegeringsmateriale. Aluminiumslegeringer har en høj laserrespons. Korrekt forbehandling af aluminiumslegeringsoverfladen, såsom anodisk oxidation, elektrolytisk polering, sandblæsning, sandblæsning osv. Det kan forbedre overfladeabsorptionen af strålingsenergi markant. Resultaterne viser, at krystallisationstendensen af aluminiumslegering efter fjernelse af oxidfilm er højere end den originale aluminiumslegering. For ikke at ødelægge overfladefinishen af aluminiumslegering og forenkle lasersvejseprocessen, kan svejseprocessen bruges til at øge overfladetemperaturen på emnet og forbedre absorptionshastigheden af materialet til laseren.
2. Reducer spotstørrelsen og forbedre lasereffekttætheden. Laserabsorptionen af aluminiumslegering forbedres ved at øge lasereffekttætheden. Forøgelsen af lasereffekttætheden vil forårsage en lille huleffekt i svejsebassinet, hvilket i høj grad kan forbedre absorptionshastigheden af materialet til laseren.
3. Skift svejsestrukturen, så laserstrålen reflekteres i mellemrummet mange gange for at lette lasersvejsning af aluminiumslegering. Ledformen påvirker absorptionen af laserlys. V-formet affasning og firkantet affasning er mere befordrende for dannelsen af nøglehuller end ikke-fasede samlinger, og lasereffekttætheden øges, og laserabsorptionshastigheden af aluminiumslegering øges også.
Opgave 2: Det er nemt at producere porer og varme revner, som er nemme at producere porer og varme revner i lasersvejseprocessen af aluminiumslegering. Porøsitet er den mest almindelige og vigtigste fejl ved lasersvejsning af aluminiumslegering. Stomatatyper kan opdeles i to kategorier.
Den ene er, at på grund af det kraftige fald i opløseligheden af brint i køleprocessen ved lasersvejsning af aluminiumslegering, kan brintindholdet i smeltet aluminiumslegering nå op på {{0}}.69mL/100g, brintindholdet af aluminiumslegering efter afkøling og størkning er 0,036 ml/100 g, og det overmættede hydrogen udfældes og danner brintporer. Derudover er der en oxidfilm på overfladen af aluminiumslegeringen, og vandet i krystalvandet, luften og den beskyttende gas på overfladen af aluminiumslegeringen nedbrydes direkte til brint under svejsningen. Disse brintporer er for sene til at undslippe under den hurtige afkølingsproces med lasersvejsning af aluminiumslegeringer og forbliver i svejsningen for at danne brintporer.
Den anden skyldes ustabiliteten af nøglehullet, der genereres i lasersvejseprocessen og kollapser, og det flydende metal har ikke tid til at fylde hullet. For høj porøsitet vil reducere tætheden af svejsningen, reducere samlingens bæreevne og reducere styrken og plasticiteten af samlingen i varierende grad.
Der er mange foranstaltninger til at reducere defekterne i gashullet i lasersvejsningen, såsom muligheden for at blande den smeltede pool, tilføje muligheden for overfladen, fyldningen af tråden eller fyldningen af legeringspulveret og brugen af dobbeltpunktsteknologi og laserkompositsvejsning for at reducere virkningen af porerne, men det er svært at eliminere det hele. Aluminiums varmeledningsevne er bedre, og lasereffektbølgeformen kan justeres i henhold til aluminiumslegeringens materiale, tykkelse og overfladetilstand. På billedet af den førende spidsbølgetype svejsning kan den også bruges til svejsning af bølgetypen, der er isoleret efter forvarmning, hvilket kan spille en rolle i at reducere gas- og gashullerne. Det kan reducere porernes ustabilitet, ændre laserstrålens vinkel og anvende magnetfeltet i svejsningen og kan effektivt kontrollere middelklassens porer.
Årsagen til varm revne i lasersvejsning af aluminiumslegering er hovedsageligt relateret til dets egne karakteristika og svejseproces. Under størkningen af aluminiumslegering er krympningshastigheden stor (op til 5%), svejsespændingen og deformationen er stor, og svejsemetallet vil producere lavt smeltepunkt eutektisk struktur langs korngrænsen under krystallisation, således at korngrænsen bindingskraften svækkes, og der dannes varme revner under påvirkning af trækspænding.
Tendensen til varme revner kan reduceres ved at fylde tråd eller legeringspulver, og tendensen til varme revner kan også reduceres ved at justere svejseprocesparametrene for at styre opvarmnings- og afkølingshastigheden. Ved brug af YAG-lasere kan varmetilførslen styres ved at justere pulsbølgeformen for at reducere krystalrevnen.
Opgave 3: Mekaniske egenskaber ved svejsede led falder - blødgøring
Forbrændingstabet af legeringselementer i svejseprocessen reducerer de mekaniske egenskaber af aluminiumslegeringssvejsede samlinger.
"Blødgøring" er fænomenet med reduceret styrke og hårdhed af svejsede samlinger. Når der anvendes lasersvejsning af aluminiumslegering, har svejsestrukturen og den varmepåvirkede zone af den svejste samling også blødgøringsproblemer. En lang række undersøgelser har vist, at blødgøringsfænomenet ved svejsning af aluminiumslegeringer er svært at blive fundamentalt elimineret, men sammenlignet med gasafskærmet svejsning reducerer lasersvejsning varmetilførslen og gør svejsningens blødgøringszone mere snæver. Sammenlignet med MIG-svejsning er "blødgøringsgraden" af lasersvejsede aluminiumslegeringssamlinger lavere, og trækstyrken stiger med stigningen i svejsehastigheden. Plasmas indflydelse på svejseprocessen Aluminiumselementioniseringsenergien er lav, lasersvejsning er lettere at danne metalplasma, plasma forårsaget af laserbrydning, afbøjning, og derved ændrer laserstrålens fokus, så svejsegennemtrængningsforholdet reduceres, påvirker kvaliteten af svejsefugen. Ved at forudindstille pulveret på emneoverfladen, svækkes plasmaets ekspansion og pulsering i højderetningen, således at plasmaet kan opretholde en relativt stabil pulsationsamplitude på emneoverfladen.
De mekaniske egenskaber af svejsede samlinger af aluminiumslegering falder på grund af ustabil porøsitet under svejsning. Aluminiumslegeringer omfatter hovedsageligt Zn, Mg og Al. Under svejseprocessen har aluminium et højere kogepunkt end de to andre elementer. Derfor kan nogle legeringselementer med lavt kogepunkt tilføjes ved svejsning af aluminiumslegeringskomponenter, hvilket er befordrende for dannelsen af små huller og svejsningens soliditet.
Lasersvejseteknologi af aluminiumslegering
1. Selvsmeltende svejsning af aluminiumslegering
Lasersvejsning refererer til laserstrålen med høj energitæthed som en varmekilde, der påvirker overfladen af basismaterialet, så selve basismaterialet smelter og danner en svejseforbindelsessvejsemetode. Til lasersvejsning af aluminiumslegering har overfladen af aluminiumslegering høj reflektivitet til laseren, og der kræves stor lasereffekt under svejsning. Diameteren af laserpletten er lille, nøjagtigheden af svejseudstyret er høj, og toleranceværdien for delenes mellemrum er lav, og delenes afstandsværdi er normalt påkrævet at være under 0. 2 mm. Under svejseprocessen er opvarmnings- og afkølingshastigheden hurtig, svejseporøsitetsdefekterne er mange, laserenergitætheden er koncentreret, og nøglehulseffekten er let at forårsage fænomenet svejsekonkav og kantbidning, så svejseprocesparametrene har højere krav. Lasersvejsning i aluminiumslegeringssvejsning afspejler fordelene ved god svejsekvalitet, hurtig svejsehastighed og nem automatisering og er meget udbredt i bilindustrien. I den elektriske køretøjsindustri er forseglingen af strømbatteriskallen hovedsageligt lavet af aluminiumslegering laser selvfusion svejsning. I aluminiumkarosseriet i et indenlandsk nyt energibilfirma er svejsningen af dørsamlingen og sidevægsstrukturen også lavet af selvsmeltende aluminiumslegering.
2. Aluminiumslegering lasertrådssvejsning
Ved lasertrådfyldningssvejsning bruges laser stadig som hovedvarmekilden til at smelte det svejste metal, men den automatiske trådfremføringsanordning bruges til kontinuerligt at tilføre det fyldte metal ind i smeltebassinet for at opnå den metallurgiske forbindelsesproces. Sammenlignet med selvsmeltende lasersvejsning lempede lasertrådfyldningssvejsningen kravene til svejseprocesspaltens nøjagtighed ved at fylde forskellige komponenter i svejsetråden, forbedre svejsningens metallurgiske egenskaber, forhindre svejsning af varme revner og porer, forbedre stabilitet af svejseprocessen og samlingens mekaniske egenskaber.
Aluminiumslegering lasertrådssvejsning har karakteristika for god udseende kvalitet, procesgabets nøjagtighed er løsere end laser selvfusionssvejsning osv. Det bruges normalt i den ydre overflade af kroppen, såsom mellem topdækslet og sidevæggen, og mellem den øverste og nederste plade af kuffertbetræk. Der er også nogle modeller for at opnå højere svejsekvalitet og bruge lasertrådssvejsning til at svejse aluminiumslegeringsdøre.
3. Aluminiumslegering laserbue komposit svejsning
Laser-bue komposit svejsning er kombinationen af laser og lysbue to slags varmekilder med forskellige fysiske egenskaber og energi transmission mekanisme, og arbejder sammen på de svejsede dele. Begge giver fuldt ud spil til fordelene ved de to varmekilder, og råder bod på hinandens mangler. Ved laserbuekompositsvejsning af aluminiumslegering kan lysbuen styre laservarmekilden, forbedre absorptionskapaciteten af aluminiumslegering og energiudnyttelsesgraden i svejseprocessen, og overfladeformbarheden af svejsningen er bedre end laserens. selvsmeltende svejsning. Derudover kan introduktionen af lysbue i høj grad reducere fastspændingsnøjagtigheden af svejsedele, og lysbuen har en fortyndende effekt på lasersvejseplasma, hvilket kan reducere plasmas afskærmende effekt på laser. Laseren spiller en vigtig rolle for buens stabilitet, så lysbuen stabilt kan virke på samlingen under højhastighedssvejsning, hvilket kan forbedre samlingens svejsekvalitet og øge svejsehastigheden.
Lasersvejsestråleenergitætheden af aluminiumslegering kan nå 109W/cm2 og har fordelene ved koncentreret opvarmning, lille termisk skade, stor svejsedybde-til-bredde-forhold og lille svejsedeformation. Svejseprocessen er let at blive integreret, automatiseret og fleksibel, som kan realisere højhastigheds- og højpræcisionssvejsning, og svejseprocessen behøver ikke et vakuummiljø og producerer ikke røntgen, specielt velegnet til højpræcision svejsning af komplekse strukturer. Den mest attraktive egenskab ved lasersvejsning af aluminiumslegering er dens høje effektivitet, og for at give fuld spil til denne høje effektivitet, er det nødvendigt at anvende det til den dybe svejsning af stor tykkelse. Derfor vil forskning og anvendelse af højeffektlaser til dyb penetrationssvejsning med stor tykkelse være en uundgåelig tendens til fremtidig udvikling. Dyb penetrationssvejsning med stor tykkelse fremhæver pinhole-fænomenet og dets indflydelse på svejsningens porøsitet, så dannelsesmekanismen og kontrollen af pinholes bliver mere og mere, hvilket vil blive et varmt problem i industrien.
Forbedring af stabiliteten af lasersvejseprocesser, svejseformning og svejsekvalitet er det mål, som folk forfølger. Derfor vil nye teknologier såsom laserbuekompositproces, fyldtrådlasersvejsning, ikke-forudindstillet pulverlasersvejsning, dobbeltfokusteknologi, stråleformning blive yderligere forbedret og udviklet.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. er en højteknologisk virksomhed med speciale i F&U, fremstilling og salg af automatisk laserbeklædningsmaskine, højhastigheds laserbeklædningsmaskine, laserslukningsmaskine, lasersvejsemaskine og laser 3D-printudstyr. Vores produkter er omkostningseffektive og sælges i ind- og udland. Hvis du er interesseret i vores produkter, bedes du kontakte os på bob@gshenglaser.com.