Jelenleg az autóvezetékek bonyolultságának növekedésével egyre több a hegesztési pont, ami elkerülhetetlenül sok lánghegesztési problémát hoz magával. Természetesen minden hegesztési módszernek megvannak a maga előnyei és hátrányai. Ez a cikk elemzi a lézerhegesztésű légkondicionáló csővezeték megvalósíthatóságát.
Hogyan lehet megoldani az alumíniumötvözet lézeres hegesztésének problémáját
Ma a lézeres hegesztést széles körben használják a megmunkálóiparban. Ezenkívül a lézertechnológia jellemzői a kis hegesztési hőbevitel, kis befolyással a hegesztési hőterületre, és nem könnyen deformálódnak, ezért különös figyelmet kapott az alumíniumötvözet hegesztése terén.
Másrészt az alumíniumötvözet feldolgozási jellemzői miatt az alumíniumötvözet lézeres hegesztése bizonyos hegesztési nehézségekkel jár. Hogyan lehet megoldani ezeket a problémákat?
1. probléma: Az alumíniumötvözetnek alacsony a lézer abszorpciója. Ez a probléma elsősorban az alumíniumötvözet anyagproblémája miatt van. Az alumíniumötvözet lézersugárral szembeni nagy kezdeti visszaverő képessége és magas hővezető képessége miatt az alumíniumötvözetnek a lézersugárhoz való abszorpciós sebessége az olvadás előtt nagyon alacsony. Az alumíniumötvözet erős reflexiós hatással bír a lézerre, ami az alumíniumötvözet szilárd halmazállapotában lévő szabad elektronok nagy sűrűségének köszönhető, amely könnyen visszaveri az energiát a sugárban lévő fotonnal.
A tanulmányok azt mutatják, hogy az alumíniumötvözet és a gáz-CO2 lézer visszaverő képessége eléri a 90%-ot, a szilárd lézeré pedig közel 80%. Ugyanakkor az alumíniumötvözet erős hővezető képességgel rendelkezik, ami az alumíniumötvözetből készült lézer nagyon alacsony abszorpciós sebességét eredményezi. Ezért megfelelő intézkedéseket kell tenni az alumíniumötvözetek lézerabszorpciós sebességének javítására.
A probléma megoldására a megoldások főként a következő szempontokat tartalmazzák:
1. Alumíniumötvözet anyag felületi előkezelése. Az alumíniumötvözetek magas lézerválaszt mutatnak. Az alumíniumötvözet felületének megfelelő előkezelése, mint például anódos oxidáció, elektrolitikus polírozás, homokfúvás, homokfúvás stb. Jelentősen javíthatja a sugárzó energia felületi elnyelését. Az eredmények azt mutatják, hogy az alumíniumötvözet kristályosodási hajlama az oxidfilm eltávolítása után magasabb, mint az eredeti alumíniumötvözeté. Annak érdekében, hogy ne sértse meg az alumíniumötvözet felületi minőségét, és ne leegyszerűsítse a lézeres hegesztési folyamatot, a hegesztési eljárás felhasználható a munkadarab felületi hőmérsékletének növelésére és az anyag lézerhez való abszorpciós sebességének javítására.
2. Csökkentse a folt méretét és javítsa a lézer teljesítménysűrűségét. Az alumíniumötvözet lézerabszorpciója a lézer teljesítménysűrűségének növelésével javul. A lézerteljesítmény-sűrűség növekedése kis lyukhatást okoz a hegesztőmedencében, ami nagymértékben javíthatja az anyag lézerhez való abszorpciós sebességét.
3. Változtassa meg a hegesztési szerkezetet úgy, hogy a lézersugár sokszor visszaverődjön a résben, hogy megkönnyítse az alumíniumötvözet lézeres hegesztését. Az ízületi forma befolyásolja a lézerfény elnyelését. A V-alakú ferde és szögletes ferde jobban elősegíti a kulcslyukak kialakulását, mint a nem ferde illesztések, és nő a lézer teljesítménysűrűsége, valamint az alumíniumötvözet lézerelnyelési sebessége is.
2. probléma: Az alumíniumötvözet lézeres hegesztési eljárása során könnyű pórusokat és forró repedéseket létrehozni, amelyekből könnyű pórusokat és forró repedéseket létrehozni. A porozitás az alumíniumötvözetek lézeres hegesztésének leggyakoribb és legfontosabb hibája. A sztóma típusok két kategóriába sorolhatók.
Az egyik az, hogy az alumíniumötvözetek lézeres hegesztésének hűtési folyamatában a hidrogén oldhatóságának meredek csökkenése miatt az olvadt alumíniumötvözet hidrogéntartalma elérheti a {{0}},69mL/100g-ot, a hidrogéntartalom Az alumíniumötvözet hűtése és megszilárdulása után 0,036 ml/100 g, és a túltelített hidrogén kicsapódik, és hidrogénpórusokat képez. Emellett az alumíniumötvözet felületén oxidfilm is található, a kristályvízben lévő víz, a levegő és az alumíniumötvözet felületén lévő védőgáz közvetlenül hidrogénné bomlik a hegesztés során. Ezek a hidrogénpórusok túl későn távoznak az alumíniumötvözetek lézeres hegesztésének gyors hűtési folyamata során, és a hegesztési varratban maradva hidrogénpórusokat képeznek.
A másik oka a lézeres hegesztési folyamat során keletkező kulcslyuk instabilitása és összeomlása, valamint a folyékony fémnek nincs ideje kitölteni a lyukat. A túlzott porozitás csökkenti a hegesztési varrat sűrűségét, csökkenti a kötés teherbíró képességét, és különböző mértékben csökkenti a kötés szilárdságát és plaszticitását.
A lézerhegesztésnél a gázlyuk hibáinak csökkentésére számos intézkedés létezik, mint például az olvadt medence keverésének lehetősége, a felület lehetőségének növelése, a huzal vagy az ötvözetpor feltöltése, valamint a felhasználás duplapontos technológia és lézeres kompozit hegesztés a pórusok hatásának csökkentése érdekében, de nehéz az egészet megszüntetni. Az alumínium hővezető képessége jobb, és a lézerteljesítmény hullámformája beállítható az alumíniumötvözet anyagának, vastagságának és felületi állapotának megfelelően. A vezető csúcshullám típusú hegesztés képén az előmelegítés után szigetelt hullám típusú hegesztésre is használható, ami a gáz és a gázlyukak csökkentésében játszhat szerepet. Csökkentheti a pórusok instabilitását, megváltoztathatja a lézersugár szögét, alkalmazhatja a mágneses mezőt a hegesztésben, és hatékonyan szabályozhatja a középosztály pórusait.
Az alumíniumötvözetek lézeres hegesztésénél fellépő forró repedés oka elsősorban a saját jellemzőivel és a hegesztési eljárással függ össze. Az alumíniumötvözet megszilárdulásakor a zsugorodás mértéke nagy (akár 5%), a hegesztési feszültség és deformáció nagy, és a hegesztési fém alacsony olvadáspontú eutektikus szerkezetet hoz létre a szemcsehatár mentén a kristályosodás során, így a szemcsehatár a kötőerő gyengül, és a húzófeszültség hatására forró repedések keletkeznek.
A forró repedési hajlam csökkenthető huzal vagy ötvözetpor kitöltésével, és a forró repedési hajlam is csökkenthető a hegesztési folyamat paramétereinek beállításával a fűtési és hűtési sebesség szabályozására. YAG lézerek használatakor a hőbevitel az impulzushullámforma beállításával szabályozható a kristályrepedés csökkentése érdekében.
3. probléma: A hegesztett kötések mechanikai tulajdonságai romlanak – lágyulás
Az ötvözőelemek égési vesztesége a hegesztési folyamat során csökkenti az alumíniumötvözetből készült hegesztett kötések mechanikai tulajdonságait.
A "lágyulás" a hegesztett kötések szilárdságának és keménységének csökkenése. Alumíniumötvözet lézerhegesztő kötés használatakor a hegesztési varrat szerkezete és a hegesztett kötés hőhatású zónája is lágyulási problémákat okoz. Számos tanulmány kimutatta, hogy az alumíniumötvözet-hegesztés lágyulási jelensége nehezen küszöbölhető ki alapvetően, de a védőgázas hegesztéshez képest a lézeres hegesztés csökkenti a hőbevitelt, és szűkíti a hegesztés lágyulási zónáját. A MIG hegesztéssel összehasonlítva a lézerhegesztett alumíniumötvözet kötések "lágyulási" foka alacsonyabb, a szakítószilárdság pedig a hegesztési sebesség növekedésével nő. A plazma hatása a hegesztési folyamatra Az alumíniumelem ionizációs energiája alacsony, lézerhegesztéssel könnyebben formálható fémplazma, lézertörés, elhajlás okozta plazma, ezáltal megváltozik a lézersugár fókusza, így a hegesztési áthatolási arány csökken, befolyásolja a hegesztési kötés minőségét. A por előbeállításával a munkadarab felületén a plazma magassági irányú tágulása és pulzálása gyengül, így a plazma viszonylag stabil pulzációs amplitúdót tud fenntartani a munkadarab felületén.
Az alumíniumötvözet hegesztett kötéseinek mechanikai tulajdonságai csökkennek a hegesztés közbeni instabil porozitás miatt. Az alumíniumötvözetek főként Zn, Mg és Al. A hegesztési folyamat során az alumíniumnak magasabb a forráspontja, mint a másik két elemnek. Ezért az alumíniumötvözet alkatrészek hegesztésekor néhány alacsony forráspontú ötvözőelem hozzáadható, ami elősegíti a kis lyukak kialakulását és a hegesztés szilárdságát.
Alumíniumötvözet lézeres hegesztési technológiája
1. Alumíniumötvözet lézeres önömlesztő hegesztés
A lézeres önfúziós hegesztés a nagy energiasűrűségű lézersugárra utal, mint hőforrásra, amely az alapanyag felületére hat, így maga az alapanyag megolvad, hegesztési kötési hegesztési módszert képezve. Alumíniumötvözet lézeres hegesztésénél az alumíniumötvözet felületének nagy a visszaverő képessége a lézerre, és nagy lézerteljesítményre van szükség a hegesztés során. A lézerpont átmérője kicsi, a hegesztőberendezés pontossága nagy, az alkatrészek hézagának tűrésértéke alacsony, az alkatrészek hézagértékének általában 0 alatt kell lennie. 2 mm. A hegesztési folyamat során a fűtési és hűtési sebesség gyors, a hegesztési porozitási hibák sok, a lézer energiasűrűsége koncentrált, és a kulcslyuk-effektus könnyen előidézheti a hegesztési homorú és élharapás jelenségét, így a hegesztési folyamat paraméterei magasabb követelményeket. Az alumíniumötvözet hegesztésénél alkalmazott lézeres önömlesztési hegesztés a jó hegesztési minőség, a gyors hegesztési sebesség és az egyszerű automatizálás előnyeit tükrözi, és széles körben használják az autóiparban. Az elektromos járműiparban az akkumulátor burkolatának tömítése főként alumíniumötvözetből készült lézeres önömlesztő hegesztésből készül. Egy hazai újenergiás autógyártó cég alumínium karosszériájában az ajtószerelvény és az oldalfalszerkezet hegesztése is alumíniumötvözet lézeres önömlesztéses hegesztéssel készül.
2. Alumíniumötvözet lézerhuzalos töltőhegesztés
A lézerhuzalos töltőhegesztésnél a lézert továbbra is fő hőforrásként használják a hegesztett fém olvasztására, de az automatikus huzaladagoló berendezést használják a megtöltött fém folyamatos betáplálására az olvadékmedencébe a kohászati csatlakozási folyamat elérése érdekében. A lézeres önfúziós hegesztéssel összehasonlítva a lézerhuzal-kitöltő hegesztés enyhítette a hegesztési folyamat réspontosságának követelményeit, a hegesztőhuzal különböző összetevőinek kitöltésével, javítja a varrat metallurgiai tulajdonságait, megakadályozza a hegesztési forró repedéseket és pórusokat, javítja a hegesztési folyamat réspontosságát. a hegesztési folyamat stabilitása és a kötés mechanikai tulajdonságai.
Az alumíniumötvözetből készült lézerhuzalhegesztés jellemzői a jó megjelenési minőség, a folyamatrés pontossága lazább, mint a lézeres önfúziós hegesztés stb. Általában a test külső felületén használják, például a felső burkolat és az oldalfal között, valamint a bőröndfedél felső és alsó lemezei között. Vannak olyan modellek is, amelyek jobb hegesztési minőséget érnek el, és lézerhuzalhegesztést alkalmaznak alumíniumötvözet ajtók hegesztésére.
3. Alumíniumötvözet lézeres ívkompozit hegesztés
A lézeríves kompozit hegesztés kétféle lézeres és íves hőforrás kombinációja, amelyek különböző fizikai tulajdonságokkal és energiaátviteli mechanizmussal rendelkeznek, és együtt dolgoznak a hegesztett részeken. Mindkettő teljes mértékben kihasználja a két hőforrás előnyeit, és pótolja egymás hiányosságait. Az alumíniumötvözet lézeríves kompozit hegesztésénél az ív irányíthatja a lézeres hőforrást, javíthatja az alumíniumötvözet abszorpciós képességét és az energiafelhasználási arányt a hegesztési folyamatban, és a varrat felületi alakíthatósága jobb, mint a lézeré. önömlesztő hegesztés. Ezenkívül az ív bevezetése nagymértékben csökkentheti a hegesztési alkatrészek befogási pontosságát, és az ív hígító hatással van a lézerhegesztő plazmára, ami csökkentheti a plazma árnyékoló hatását a lézerre. A lézer fontos szerepet játszik az ív stabilitásában, így a nagysebességű hegesztés során az ív stabilan hathat a kötésre, ami javíthatja a kötés hegesztési minőségét és növeli a hegesztési sebességet.
Az alumíniumötvözet lézeres hegesztőnyaláb energiasűrűsége elérheti a 109 W/cm2-t, és előnye a koncentrált melegítés, a kis hőkárosodás, a nagy hegesztési mélység-szélesség arány és a kis hegesztési deformáció. A hegesztési folyamat könnyen integrálható, automatizálható és rugalmas, amely nagy sebességű és nagy pontosságú hegesztést tud megvalósítani, és a hegesztési folyamat nem igényel vákuumkörnyezetet, és nem termel röntgensugárzást, különösen alkalmas a nagy pontosságú hegesztésre. összetett szerkezetek hegesztése. Az alumíniumötvözetek lézeres hegesztésének legvonzóbb tulajdonsága a nagy hatásfok, és ahhoz, hogy ez a nagy hatásfok teljes mértékben érvényesüljön, nagy vastagságú mélyhegesztésnél kell alkalmazni. Ezért a nagy teljesítményű lézerek kutatása és alkalmazása nagy vastagságú mély behatoló hegesztéshez a jövő fejlődésének elkerülhetetlen irányzata lesz. A nagy vastagságú mélybehatoló hegesztés rávilágít a tűlyuk jelenségre és annak a hegesztési varrat porozitására gyakorolt hatására, így a lyukak kialakításának mechanizmusa és szabályozása egyre inkább előtérbe kerül, ami az iparban is forró kérdés lesz.
A lézeres hegesztési folyamat stabilitásának, a varratok alakításának és a hegesztés minőségének javítása az a cél, amelyre az emberek törekednek. Ezért az olyan új technológiákat, mint a lézeríves kompozit eljárás, a töltőhuzalos lézerhegesztés, a nem előre beállított porlézeres hegesztés, a kettős fókusz technológia, a sugárformázás tovább fejlesztik és fejlesztik.
A Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. egy csúcstechnológiás vállalkozás, amely automata lézeres burkológépek, nagy sebességű lézeres burkológépek, lézeres kioltógépek, lézerhegesztőgépek és lézeres 3D-nyomtató berendezések K+F-re, gyártására és értékesítésére szakosodott. Termékeink költséghatékonyak, és belföldön és külföldön is értékesíthetők. Ha érdeklik termékeink, kérjük, lépjen velünk kapcsolatba a következő címen: bob@gshenglaser.com.