Trenutno, s povećanjem složenosti automobilskog cjevovoda, sve više i više tačaka zavarivanja, neizbježno donosi mnogo problema zavarivanja plamenom, naravno, svaka metoda zavarivanja mora imati svoje prednosti i nedostatke. Ovaj članak analizira izvodljivost laserskog zavarivanja cjevovoda za klimatizaciju.
Kako riješiti problem laserskog zavarivanja legure aluminija
Danas se lasersko zavarivanje široko koristi u mašinskoj industriji. Osim toga, laserska tehnologija također ima karakteristike malog unosa topline zavarivanja, malog utjecaja toplinske površine zavarivanja, nije lako deformirati, itd. Zbog toga je dobila posebnu pažnju u oblasti zavarivanja aluminijskih legura.
S druge strane, zbog karakteristika obrade aluminijske legure, postoje određene poteškoće u zavarivanju u laserskom zavarivanju legure aluminija. Kako riješiti ove probleme?
Problem 1: Aluminijska legura ima nisku stopu apsorpcije lasera.
Ovaj problem je uglavnom zbog materijala od legure aluminija. Zbog visoke početne refleksije i visoke toplinske provodljivosti legure aluminija prema laserskom snopu, aluminijska legura ima nisku apsorpciju laserskog snopa prije topljenja. Aluminijske legure imaju snažan efekat refleksije na lasersku svjetlost zbog velike gustine slobodnih elektrona unutar legure aluminija u čvrstom stanju, koja ima tendenciju da stupi u interakciju s fotonima u snopu i reflektira energiju. Istraživanja su pokazala da je refleksivnost aluminijskih legura čak 90% za plinovite CO2 lasere i blizu 80% za čvrste lasere. U isto vrijeme, legure aluminija imaju jaku toplinsku provodljivost, što rezultira niskom apsorpcijom laserske svjetlosti od strane aluminijskih legura. Stoga se moraju poduzeti odgovarajuće mjere kako bi se poboljšala apsorpcija laserske svjetlosti legurama aluminija.
Za ovaj problem rješenje uglavnom uključuje sljedeće aspekte.
1. Površinska predobrada materijala od aluminijskih legura. Aluminijska legura ima visok odziv lasera. Odgovarajući predtretman površine legure aluminijuma, kao što je anodna oksidacija, elektrolitičko poliranje, pjeskarenje, pjeskarenje, itd. može značajno poboljšati apsorpciju energije zračenja na površini. Istraživanja su pokazala da je tendencija kristalizacije legure aluminija nakon uklanjanja oksidnog filma veća od one kod originalne legure aluminija. Kako ne biste uništili završnu obradu aluminijske legure, pojednostavili proces laserskog zavarivanja, možete koristiti proces zavarivanja za povećanje površinske temperature radnog komada kako biste poboljšali apsorpciju lasera od materijala.
2. Smanjite veličinu tačke i povećajte gustinu snage lasera. Povećanjem gustoće snage lasera poboljšati apsorpciju legure aluminija na laser. Povećana gustina snage lasera će učiniti da taljeni bazen za zavarivanje proizvede efekat male rupe, što može značajno poboljšati materijal na stopu apsorpcije lasera.
3. Promenite strukturu zavarivanja, tako da se laserski snop reflektuje mnogo puta u zazoru kako bi se olakšalo lasersko zavarivanje legure aluminijuma. Oblik zgloba će uticati na apsorpciju lasera. V-košnja i četvrtasta kosina pogodnija su za formiranje ključaonice od spojeva bez kosina, tako da se povećava gustina snage lasera, a apsorpcija lasera od legure aluminija povećava.
Problem 2: Lako proizvesti poroznost i termičke pukotine, proces laserskog zavarivanja aluminijumske legure je sklon poroznosti i termičkim pukotinama.
Poroznost je najčešći i najvažniji tip defekta kod laserskog zavarivanja legure aluminijuma. Vrste poroznosti mogu se podijeliti u 2 kategorije.
Klasa je zbog laserskog zavarivanja legure aluminijuma u procesu hlađenja rastvorljivost vodonika naglo opada, rastopljeni sadržaj vodonika u leguri aluminijuma do {{0}}.69mL/100g, hlađenje stvrdnjavanje aluminijumske legure sadržaj vodonika od 0,036 mL/100g, taloženje prezasićenog vodonikom i stvaranje vodoničnih pora. Osim toga, na površini aluminijumske legure postoji sloj oksidnog filma, a kristalna voda na površini legure aluminijuma, vazduh i vlaga u zaštitnom gasu se direktno razlažu u vodonik tokom zavarivanja. Ove vodikove pore u procesu brzog hlađenja laserskog zavarivanja legure aluminijuma izlaze i ostaju u zavaru da bi formirale pore vodonika.
Druga kategorija je zbog procesa laserskog zavarivanja uzrokovanog nestabilnošću i kolapsom ključaonice, tečni metal je prekasno da popuni nastale rupe. Prekomjerna poroznost će smanjiti gustoću šava, smanjiti nosivost spoja i učiniti da čvrstoća i plastičnost spoja imaju različite stupnjeve smanjenja.
Smanjite lasersko zavarivanje legure aluminijuma u defektima poroznosti brojnim merama, kao što je promena staze laserskog snopa, korišćenje oscilacije snopa u rastopljenom bazenu za mešanje, povećanje mogućnosti da poroznost pobegne sa površine, upotreba žica za punjenje ili prah legure punila, kao i korištenje dual-spot tehnologije i lasersko kompozitno zavarivanje i druge mjere mogu se postići za smanjenje efekta poroznosti, ali je teško eliminirati iz korijena. Toplotna provodljivost aluminijuma je relativno dobra, u zavisnosti od materijala aluminijumske legure, debljine i stanja površine u procesu zavarivanja za podešavanje talasnog oblika snage lasera. Kao što je prikazano na slici prije vrha valnog oblika za zavarivanje, može se koristiti i prije predgrijavanja nakon izolacije valnog oblika za zavarivanje, kako bi se smanjila točka puhanja i poroznost igraju određenu ulogu. Može smanjiti nestabilno kolaps pora, promijeniti ugao zračenja laserskog zraka i primijeniti magnetsko polje u zavarivanju, ali također može efikasno kontrolirati pore nastale tokom procesa zavarivanja.
Razlozi termičkog pucanja kod laserskog zavarivanja aluminijumskih legura uglavnom su vezani za njegove karakteristike i proces zavarivanja. Skupljanje aluminijske legure pri skrućivanju (do 5%), naprezanje i deformacija zavarivanja, te metal šava u kristalizaciji duž granica zrna će proizvesti eutektičku organizaciju niske točke topljenja, tako da su granice zrna vezne sile oslabljene u vlačnom naponu. pod dejstvom stvaranja vrućih pukotina.
Usvajanje metode punjenja žicom ili prahom legure može smanjiti sklonost vrućem pucanju, a kontrola brzine grijanja i hlađenja podešavanjem parametara procesa zavarivanja također može smanjiti sklonost vrućem pucanju. Kada se koristi YAG laser, unos toplote se može kontrolisati podešavanjem talasnog oblika pulsa kako bi se minimiziralo pucanje kristala.
Problem 3: Smanjenje mehaničkih svojstava zavarenih karika - omekšavanje
Gubitak sagorevanja legirajućih elemenata tokom procesa zavarivanja smanjuje mehanička svojstva zavarenih karika od legure aluminijuma.
„Omekšavanje“ je pojava smanjene čvrstoće i tvrdoće zavarenih spojeva. Kada se koristi lasersko zavarivanje spojeva od aluminijske legure, tkivo šava i zona zavarenih spojeva pod utjecajem topline imaju isti problem omekšavanja. Veliki broj studija je pokazao da je fenomen omekšavanja zavarivanja legure aluminijuma teško suštinski eliminisati, ali u poređenju sa zavarivanjem zaštićenim gasom, lasersko zavarivanje zbog smanjenog unosa toplote, tako da je zona omekšavanja šava uža. Lasersko zavarivanje aluminijumske legure i zavarivanje elektroda za topljenje gasom u odnosu na laserske zavarene spojeve, stepen "omekšavanja" je niži, a zatezna čvrstoća sa povećanjem brzine zavarivanja i povećanjem. Plazma na proces zavarivanja uticaja energije jonizacije aluminijumskog elementa je niska, lasersko zavarivanje je verovatnije da će formirati metalnu plazmu, plazmu uzrokovanu prelamanjem lasera, otklonom, čime se menja fokusna tačka položaja laserskog snopa, tako da da je omjer dubine zavara smanjen, što utiče na kvalitet zavarenih spojeva. Usvojite metodu prethodno postavljenog praha na površinu obratka da biste ublažili širenje plazme u visinskom smjeru skoka, tako da plazma na površini radnog komada može održati relativnu stabilnost amplitude skoka.
Nestabilne pore u procesu zavarivanja aluminijske legure dovode do smanjenja mehaničkih svojstava zavarenog spoja. Aluminijska legura uglavnom uključuje Zn, Mg i Al. U procesu zavarivanja, tačka ključanja aluminijuma je viša od druga dva elementa. Stoga se prilikom zavarivanja elemenata od aluminijske legure mogu dodati neki legirajući elementi s niskim vrelištem, što pogoduje stvaranju malih rupa i čvrstoći zavarivanja.
Tehnologija laserskog zavarivanja dvije legure aluminija
1 aluminijske legure lasersko samotopljivo zavarivanje
Lasersko samotopljivo zavarivanje se odnosi na laserski snop velike gustoće energije kao izvor topline, udar na površinu osnovnog materijala, tako da se sam osnovni materijal topi, formiranje zavarenih spojeva metoda zavarivanja. Za lasersko zavarivanje aluminijumske legure, površina od legure aluminijuma laserske refleksije je visoka, zavarivanje zahteva veću snagu lasera; promjer laserske mrlje je mali, zahtjevi za preciznošću alata za zavarivanje su visoki, vrijednost tolerancije zazora dijelova je niska, obično zahtijeva vrijednost razmaka dijelova od 0.2 mm sljedeće; proces zavarivanja brzinom zagrijavanja i hlađenja, defekti poroznosti zavara, gustina laserske energije je koncentrisana, efekat ključaonice lako dovodi do konkavnosti vara i fenomena zagrizanih rubova. Fenomen grizne ivice, dakle, parametri procesa zavarivanja imaju visoke zahtjeve. Lasersko samotopljivo zavarivanje u zavarivanju aluminijskih legura odražava prednosti dobrog kvaliteta zavarivanja, velike brzine zavarivanja i lake automatizacije, te se široko koristi u automobilskoj industriji. U industriji električnih vozila, brtvljenje kućišta akumulatora se uglavnom koristi u laserskom zavarivanju legura aluminijuma. Nova energetska vozila preduzeća u aluminijskoj karoseriji, sklopu vrata i bočnim konstrukcijskim komponentama za zavarivanje se također koristi u zavarivanju aluminijske legure laserskim fuzijom.
2 Lasersko zavarivanje žice za punjenje od aluminijumske legure
Lasersko zavarivanje žice za punjenje u laseru je još uvijek glavni izvor topline za taljenje zavarenog metala, ali korištenje uređaja za automatsko dovođenje žice u rastopljeni bazen kontinuirano se dovodi u metal za punjenje kako bi se postigao proces metalurškog povezivanja. U poređenju sa laserskim samotopljivim zavarivanjem, lasersko zavarivanje žice za punjenje relaksira zahtjeve za preciznošću procesa zavarivanja, punjenjem žice različitih sastava, kako bi se poboljšala metalurška svojstva šava, kako bi se spriječilo stvaranje termičkih pukotina i poroznosti šava. , te poboljšati stabilnost procesa zavarivanja i mehanička svojstva spojeva.
Lasersko zavarivanje žice za punjenje od aluminijumske legure ima karakteristike dobrog kvaliteta izgleda, preciznost zazora u procesu je slabija od laserskog samootopljenog zavarivanja, itd. Obično se primenjuje na spoljašnjoj površini tela, kao što je između gornjeg poklopca i bočnog kućišta , i između gornje i donje ploče vanjske ploče poklopca prtljažnika. Postoje i neki modeli za postizanje veće kvalitete zavarivanja i korištenje laserskog zavarivanja žice za punjenje za zavarivanje vrata od aluminijske legure.
3 aluminijske legure lasersko - lučno kompozitno zavarivanje
Lasersko - lučno kompozitno zavarivanje je lasersko i lučno 2 vrste fizičkih svojstava, mehanizam prijenosa energije se vrlo razlikuje od kompozitnog izvora topline zajedno, a zajedno u ulozi zavarenog obratka ne samo da daje punu igru 2 vrste topline izvor njihovih prednosti, ali i međusobno nadoknađuju nedostatke. U kompozitnom zavarivanju od aluminijumske legure - luk, luk može voditi laserski izvor topline, poboljšati sposobnost laserske apsorpcije legure aluminija i iskorištavanje energije procesa zavarivanja, te oblikovati površinu zavara od laserskog samotopljenog zavarivanja. Osim toga, uvođenje luka može uvelike smanjiti točnost montaže zavarenog obratka, dok luk ima učinak razrjeđivanja na plazmu laserskog zavarivanja, što može smanjiti efekt zaštite plazme na laser. Laser igra važnu ulogu u stabilizaciji luka, tako da se luk može stabilizirati pri zavarivanju velikom brzinom na spoju, što može poboljšati kvalitetu zavarivanja spoja i povećati brzinu zavarivanja.
Zaključak
Gustoća energije laserskog zraka za zavarivanje aluminijumske legure do 109W/cm2, istovremeno ima prednosti koncentriranog zagrijavanja, termičkog oštećenja, omjera dubine i širine zavara, deformacije zavarivanja itd., proces zavarivanja je jednostavan za integraciju, automatizacija, fleksibilizacija , može se postići zavarivanje velike brzine i visoke preciznosti, a proces zavarivanja ne zahtijeva vakuumsko okruženje, ne proizvodi rendgenske zrake, posebno pogodan za visoko precizno zavarivanje složenih konstrukcija. Najatraktivnija karakteristika laserskog zavarivanja aluminijuma je njegova visoka efikasnost, a da bi se dala puna igra ovoj visokoj efikasnosti, potrebno ga je primeniti na veliku debljinu zavarivanja dubokim topljenjem. Stoga će istraživanje i primjena lasera velike snage za duboko zavarivanje velikih debljina biti neizbježan trend budućeg razvoja. Dubinsko zavarivanje velike debljine naglašava fenomen rupice i njen učinak na poroznost zavara, tako da mehanizam formiranja i kontrola rupica postaje sve popularniji i postaje vruće pitanje od opće brige i istraživanja u industriji.
Poboljšanje stabilnosti procesa laserskog zavarivanja, formiranje šava i kvaliteta šava su ciljevi kojima se teži. Stoga će nove tehnologije kao što su kompozitni proces laserskog luka, lasersko zavarivanje žice za punjenje, lasersko zavarivanje bez prethodnog podešavanja, tehnologija dvostrukog fokusa, oblikovanje snopa, itd. biti dodatno poboljšane i razvijene.
