V současné době, s rostoucí složitostí automobilového potrubí, stále více a více svařovacích bodů, nevyhnutelně přináší spoustu problémů se svařováním plamenem, samozřejmě, každá metoda svařování má mít své výhody a nevýhody. Tento článek analyzuje proveditelnost laserového svařování klimatizačního potrubí.
A jak vyřešit problém laserového svařování slitin hliníku
Dnes je laserové svařování široce používáno v obráběcím průmyslu. Kromě toho má laserová technologie také vlastnosti malého příkonu svařovacího tepla, malého vlivu svařovacího tepla, nesnadno se deformuje atd. Proto se jí dostalo zvláštní pozornosti v oblasti svařování hliníkových slitin.
Na druhé straně, vzhledem ke zpracovatelským charakteristikám hliníkové slitiny, existují určité potíže se svařováním při laserovém svařování hliníkové slitiny. Jak tyto problémy vyřešit?
Problém 1: Hliníková slitina má nízkou míru absorpce laseru.
Tento problém je způsoben především materiálem z hliníkové slitiny. Vzhledem k vysoké počáteční odrazivosti a vysoké tepelné vodivosti hliníkové slitiny k laserovému paprsku má hliníková slitina nízkou absorpci laserového paprsku před roztavením. Hliníkové slitiny mají silný odrazový účinek na laserové světlo díky vysoké hustotě volných elektronů v hliníkové slitině v pevném stavu, které mají tendenci interagovat s fotony v paprsku a odrážet energii pryč. Studie ukázaly, že odrazivost hliníkových slitin je u plynných CO2 laserů až 90 % a u pevných laserů téměř 80 %. Současně mají hliníkové slitiny silnou tepelnou vodivost, což má za následek nízkou absorpci laserového světla hliníkovými slitinami. Proto je třeba přijmout vhodná opatření ke zlepšení absorpce laserového světla hliníkovými slitinami.
Řešení tohoto problému zahrnuje především následující aspekty.
1. Povrchová předúprava materiálů z hliníkových slitin. Hliníková slitina má vysokou laserovou odezvu. Vhodnou předúpravou povrchu hliníkové slitiny, jako je anodická oxidace, elektrolytické leštění, pískování, pískování atd. lze výrazně zlepšit absorpci zářivé energie na povrchu. Studie ukázaly, že tendence ke krystalizaci hliníkové slitiny po odstranění oxidového filmu je vyšší než u původní hliníkové slitiny. Aby nedošlo ke zničení povrchové úpravy hliníkové slitiny, zjednodušte proces svařování laserem, můžete proces svařování použít ke zvýšení povrchové teploty obrobku, aby se zlepšila absorpce laseru materiálem.
2. Zmenšete velikost bodu a zvyšte hustotu výkonu laseru. Zvýšením hustoty výkonu laseru zlepšit absorpci hliníkové slitiny laserem. Zvýšená hustota výkonu laseru způsobí, že svařovací roztavená lázeň vytvoří efekt malého otvoru, což může výrazně zvýšit míru absorpce laseru.
3. Změňte svařovací strukturu tak, aby se laserový paprsek mnohokrát odrážel v mezeře, aby se usnadnilo laserové svařování hliníkové slitiny. Forma kloubu ovlivní absorpci laseru. Zkosení v a čtvercové zkosení jsou vhodnější pro vytvoření klíčové dírky než spoje bez zkosení, takže hustota výkonu laseru se zvyšuje a absorpce laseru hliníkovou slitinou se zvyšuje.
Problém 2: Proces laserového svařování hliníkové slitiny, který se snadno vytváří porézností a tepelnými trhlinami, je náchylný k poréznosti a tepelným trhlinám.
Pórovitost je nejčastějším a nejdůležitějším typem defektů při laserovém svařování hliníkových slitin. Typy pórovitosti lze rozdělit do 2 kategorií.
Třída je způsobena laserovým svařováním hliníkové slitiny v procesu chlazení, rozpustnost vodíku prudce klesá, obsah vodíku v roztaveném stavu hliníkové slitiny až {{0}},69 ml/100g, chladící tuhnutí hliníkové slitiny obsah vodíku 0,036 ml/100g, srážení přesyceného vodíku a vytváření vodíkových pórů. Na povrchu hliníkové slitiny je navíc vrstva oxidového filmu a krystalická voda na povrchu hliníkové slitiny, vzduch a vlhkost v ochranném plynu se při svařování přímo rozkládají na vodík. Tyto vodíkové póry v procesu rychlého ochlazování při laserovém svařování hliníkové slitiny unikají a zůstávají ve svaru a vytvářejí vodíkové póry.
Další kategorie je způsobena laserovým svařovacím procesem způsobeným nestabilitou a kolapsem klíčové dírky, tekutý kov je příliš pozdě na to, aby zaplnil vytvořené díry. Nadměrná pórovitost sníží hustotu svaru, sníží nosnost spoje a způsobí, že pevnost a plasticita spoje bude mít různé stupně redukce.
Snížit laserové svařování hliníkové slitiny v defektech pórovitosti v řadě opatření, jako je změna chůzi laserového paprsku, použití oscilace paprsku do roztavené lázně pro míchání, zvýšení možnosti poréznosti uniklé z povrchu, použití výplňový drát nebo prášek výplňové slitiny, stejně jako použití technologie dual-spot a laserového kompozitního svařování a dalších opatření lze dosáhnout ke snížení vlivu pórovitosti, ale je obtížné je odstranit z kořene. Tepelná vodivost hliníku je relativně dobrá v závislosti na materiálu hliníkové slitiny, tloušťce a stavu povrchu ve svařovacím procesu, aby se upravil tvar vlny výkonu laseru. Jak je znázorněno na obrázku před špičkou vlny pro svařování, lze ji také použít před předehřátím po izolační vlně pro svařování, aby se snížil bod foukání a pórovitost hraje určitou roli. Může snížit nestabilní kolaps pórů, změnit úhel ozařování laserového paprsku a aplikovat magnetické pole při svařování, ale také může účinně kontrolovat póry vytvořené během procesu svařování.
Důvody tepelného praskání při laserovém svařování hliníkové slitiny souvisejí především s jejími vlastnostmi a svařovacím procesem. Smrštění tuhnutí hliníkové slitiny (až o 5 %), svařovací napětí a deformace a svarový kov při krystalizaci podél hranic zrn vytvoří eutektickou organizaci s nízkým bodem tání, takže hranice zrn pojivové síly se při tahovém napětí oslabí působením tvorby horkých trhlin.
Přijetí metody plnění drátu nebo slitinového prášku může snížit tendenci k praskání za tepla a řízení rychlosti ohřevu a chlazení úpravou parametrů procesu svařování může také snížit tendenci k praskání za tepla. Při použití YAG laseru lze tepelný vstup řídit úpravou pulsní vlny, aby se minimalizovalo praskání krystalu.
Problém 3: Snížení mechanických vlastností svařovaných článků - měknutí
Ztráta hořením legujících prvků během procesu svařování snižuje mechanické vlastnosti svařovaných článků z hliníkové slitiny.
"Změkčení" je jev snížené pevnosti a tvrdosti svarových spojů. Při použití laserového svařování spojů z hliníkové slitiny mají svarová tkáň a tepelně ovlivněná zóna svarových spojů stejný problém s měknutím. Velké množství studií prokázalo, že jev měknutí při svařování hliníkových slitin je obtížné zásadně eliminovat, ale ve srovnání se svařováním v ochranné atmosféře, laserovým svařováním kvůli sníženému příkonu tepla, takže zóna měknutí svaru je užší. Svařování laserem z hliníkové slitiny a tavné elektrody v ochranné atmosféře ve srovnání s laserovými svařovanými spoji, stupeň "změkčení" je nižší a pevnost v tahu se zvýšením rychlosti svařování a zvýšením. Plazma na svařovací proces dopadu ionizační energie hliníkového prvku je nízká, laserové svařování je pravděpodobnější k vytvoření kovového plazmatu, plazma způsobené lomem laseru, vychýlením, čímž se mění ohnisko polohy laserového paprsku, takže že poměr hloubky svaru je snížen, což má vliv na kvalitu svarových spojů. Přijměte metodu předem umístěného prášku na povrchu obrobku pro ztlumení expanze plazmatu ve výškovém směru skoku, takže plazma na povrchu obrobku může udržovat relativní stabilitu amplitudy skoku.
Nestabilní póry v procesu svařování hliníkové slitiny vedou ke snížení mechanických vlastností svarového spoje. Mezi slitiny hliníku patří především Zn, Mg a Al. Při procesu svařování je bod varu hliníku vyšší než u ostatních dvou prvků. Proto mohou být při svařování prvků z hliníkové slitiny přidány některé legující prvky s nízkým bodem varu, což přispívá k tvorbě malých otvorů a pevnosti svařování.
Dvě technologie laserového svařování slitin hliníku
1 laserové samotavné svařování hliníkové slitiny
Laserové samotavné svařování označuje laserový paprsek s vysokou hustotou energie jako zdroj tepla, dopad na povrch základního materiálu, takže se základní materiál sám roztaví, vznik svarových spojů metodou svařování. pro laserové svařování hliníkové slitiny, hliníková slitina povrchu laseru odrazivost je vysoká, svařování vyžaduje větší výkon laseru; průměr laserové skvrny je malý, požadavky na přesnost svařovacího nástroje jsou vysoké, hodnota tolerance mezery mezi díly je nízká, obvykle vyžaduje hodnotu mezery mezi díly 0.2 mm následující; svařovací proces rychlosti ohřevu a chlazení, defekty poréznosti svaru, hustota energie laseru je koncentrovaná, efekt klíčové dírky snadno vede ke konkávnímu svaru a jevu kousavých hran. Fenomén kousací hrany má proto na parametry procesu svařování vysoké požadavky. Laserové samotavné svařování při svařování hliníkových slitin odráží výhody dobré kvality svařování, vysoké rychlosti svařování a snadné automatizace a je široce používáno v automobilovém průmyslu. V průmyslu elektrických vozidel se těsnění pláště napájecí baterie používá hlavně při laserovém svařování samotavným laserem z hliníkové slitiny. Nové energetické podniky vozidla v hliníkové karoserii, sestavě dveří a bočních konstrukčních součástí svařování se také používá při svařování laserem z hliníkové slitiny.
2 Svařování laserem z hliníkové slitiny
Laserové svařování drátu v laseru je stále jako hlavní zdroj tepla pro roztavení svařovaného kovu, ale použití automatického zařízení pro podávání drátu do roztavené lázně nepřetržitě přivádí do přídavného kovu pro dosažení procesu metalurgického spojení. Ve srovnání s laserovým samotavným svařováním uvolňuje svařování laserovým přídavným drátem požadavky na přesnost svařovacího procesu tím, že vyplňuje drát různého složení, zlepšuje metalurgické vlastnosti svaru, zabraňuje vzniku tepelných trhlin a poréznosti svaru. a zlepšit stabilitu svařovacího procesu a mechanické vlastnosti spojů.
Svařování drátem s výplňovým laserem z hliníkové slitiny má vlastnosti dobré kvality vzhledu, přesnost procesní mezery je volnější než laserové svařování samotavným svařováním atd. Obvykle se aplikuje na vzhledový povrch těla, například mezi horní kryt a boční kryt a mezi horním a spodním panelem vnější desky krytu zavazadlového prostoru. Existují také některé modely pro dosažení vyšší kvality svařování a použití laserového svařování drátem pro svařování dveří z hliníkové slitiny.
3 laserové svařování hliníkové slitiny - obloukové kompozitní svařování
Laserové obloukové kompozitní svařování je laser a oblouk 2 druhy fyzikálních vlastností, mechanismus přenosu energie se velmi liší od kompozitního zdroje tepla dohromady a společně v roli svařovaného obrobku nejen dávají plnou hru 2 druhům tepla zdroj svých výhod, ale také kompenzovat vzájemné nedostatky. Při kompozitním svařování laserem z hliníkové slitiny - obloukem může oblouk vést laserový zdroj tepla, zlepšit schopnost hliníkové slitiny absorpce laseru a využití energie procesu svařování a tvarování povrchu svaru než laserové svařování samotavením. Kromě toho může zavedení oblouku značně snížit přesnost montáže svařovaného obrobku, zatímco oblouk má zřeďovací účinek na plazmu laserového svařování, což může snížit stínící účinek plazmy na laser. Laser hraje důležitou roli při stabilizaci oblouku, takže oblouk může být stabilizován při vysokorychlostním svařování na spoji, což může zlepšit kvalitu svařování spoje a zvýšit rychlost svařování.
Závěr
Hustota energie laserového svařovacího paprsku z hliníkové slitiny až 109 W/cm2, zároveň má výhody koncentrovaného ohřevu, tepelného poškození, poměru hloubky a šířky svaru, deformace svařování atd., proces svařování se snadno integruje, automatizace, flexibilizace , lze dosáhnout vysokorychlostního a vysoce přesného svařování a proces svařování nevyžaduje vakuové prostředí, nevytváří rentgenové záření, zvláště vhodné pro vysoce přesné svařování složitých struktur. Nejatraktivnější vlastností laserového svařování hliníku je jeho vysoká účinnost, a aby tato vysoká účinnost byla plně využita, je nutné jej aplikovat na velkou tloušťku hlubokého tavného svařování. Nevyhnutelným trendem budoucího vývoje bude proto výzkum a aplikace vysokovýkonného laseru pro hloubkové tavné svařování velkých tlouštěk. Hluboké tavné svařování velké tloušťky zdůrazňuje fenomén dírek a jeho vliv na pórovitost svaru, takže mechanismus tvorby a kontrola dírek se stávají stále populárnějšími a stanou se horkým problémem obecného zájmu a výzkumu v průmyslu.
Sledovanými cíli jsou zlepšení stability procesu laserového svařování, tvorba svaru a kvalita svaru. Proto budou dále vylepšovány a vyvíjeny nové technologie, jako je laserový obloukový kompozitní proces, svařování plnicím drátem laserem, nepřednastavené práškové laserové svařování, technologie s dvojitým ohniskem, tvarování paprsku atd.
