Trenutno, s povećanjem složenosti automobilskog cjevovoda, sve više i više točaka zavarivanja neizbježno donosi puno problema s plamenim zavarivanjem, naravno, svaka metoda zavarivanja mora imati svoje prednosti i nedostatke. Ovaj članak analizira izvedivost cjevovoda za klimatizaciju laserskog zavarivanja.
A kako riješiti problem laserskog zavarivanja aluminijske legure
Danas se lasersko zavarivanje široko koristi u strojnoj industriji. Osim toga, laserska tehnologija također ima karakteristike malog unosa topline zavarivanja, malog utjecaja toplinske površine zavarivanja, nije lako deformirati, itd. Stoga je dobila posebnu pozornost u području zavarivanja aluminijskih legura.
S druge strane, zbog karakteristika obrade aluminijske legure, postoje neke poteškoće pri zavarivanju laserskog zavarivanja aluminijske legure. Kako riješiti te probleme?
Problem 1: Aluminijska legura ima nisku stopu apsorpcije lasera.
Ovaj problem je uglavnom zbog materijala od aluminijske legure. Zbog visoke početne refleksije i visoke toplinske vodljivosti aluminijske legure na lasersku zraku, aluminijska legura ima nisku apsorpciju laserske zrake prije taljenja. Aluminijske legure imaju snažan učinak refleksije laserskog svjetla zbog visoke gustoće slobodnih elektrona unutar aluminijske legure u stanju čvrstog stanja, koji ima tendenciju interakcije s fotonima u snopu i odbija energiju. Studije su pokazale da je reflektivnost aluminijskih legura čak 90% za plinovite CO2 lasere i blizu 80% za čvrste lasere. U isto vrijeme, aluminijske legure imaju jaku toplinsku vodljivost, što rezultira niskom apsorpcijom laserskog svjetla od aluminijskih legura. Stoga se moraju poduzeti odgovarajuće mjere za poboljšanje apsorpcije laserskog svjetla od aluminijskih legura.
Za ovaj problem, rješenje uglavnom uključuje sljedeće aspekte.
1. Površinska predobrada materijala od aluminijskih legura. Aluminijska legura ima visok laserski odziv. Odgovarajuća prethodna obrada površine aluminijske legure, 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 aluminijske legure nakon uklanjanja oksidnog filma veća nego kod izvorne aluminijske legure. Kako ne biste uništili završnu obradu površine aluminijske legure, pojednostavili postupak laserskog zavarivanja, možete koristiti postupak zavarivanja za povećanje površinske temperature izratka kako biste poboljšali apsorpciju lasera od materijala.
2. Smanjite veličinu točke i povećajte gustoću snage lasera. Povećanjem gustoće snage lasera kako bi se poboljšala apsorpcija aluminijske legure u laseru. Povećana gustoća snage lasera učinit će bazen za rastaljenu za zavarivanje da proizvede efekt male rupe, što može uvelike povećati brzinu apsorpcije materijala u odnosu na laser.
3. Promijenite strukturu zavarivanja, tako da se laserska zraka mnogo puta reflektira u procjepu kako bi se olakšalo lasersko zavarivanje aluminijske legure. Oblik zgloba će utjecati na apsorpciju lasera. v-kosi i kvadratni skošeni spojevi pogodniji su za stvaranje ključanice od spojeva bez skošenja, tako da se gustoća snage lasera povećava, a apsorpcija lasera od aluminijske legure se povećava.
Problem 2: Jednostavan za stvaranje poroznih i toplinskih pukotina, postupak laserskog zavarivanja aluminijske legure sklon je poroznosti i toplinskim pukotinama.
Poroznost je najčešća i najvažnija vrsta defekata kod laserskog zavarivanja aluminijskih legura. Vrste poroznosti mogu se podijeliti u 2 kategorije.
Klasa je zbog laserskog zavarivanja aluminijske legure u procesu hlađenja, topljivost vodika naglo pada, sadržaj vodika u rastaljenoj aluminijskoj leguri do {{0}}.69mL/100g, hlađenje, skrućivanje aluminijske legure, sadržaj vodika od 0,036 mL/100g, prezasićeno taloženje vodika i stvaranje vodikovih pora. Osim toga, na površini aluminijske legure nalazi se sloj oksidnog filma, a kristalna voda na površini aluminijske legure, zrak i vlaga u zaštitnom plinu izravno se razgrađuju u vodik tijekom zavarivanja. Ove vodikove pore u procesu brzog hlađenja laserskog zavarivanja aluminijske legure izlaze i ostaju u zavaru stvarajući vodikove pore.
Druga kategorija je zbog procesa laserskog zavarivanja uzrokovanog nestabilnošću i kolapsom ključanice, tekući metal je prekasno ispuniti nastale rupe. Prekomjerna poroznost smanjit će gustoću zavara, smanjiti nosivost spoja te će čvrstoća i plastičnost spoja imati različite stupnjeve smanjenja.
Smanjite lasersko zavarivanje aluminijske legure u defektima poroznosti u brojnim mjerama, kao što je promjena staze hodanja laserske zrake, korištenje oscilacije zrake u rastaljenoj lonci za miješanje, povećanje mogućnosti da poroznost pobjegne s površine, upotreba žica za punjenje ili prah legura za punjenje, kao i korištenje tehnologije dvostruke točke i lasersko kompozitno zavarivanje i druge mjere mogu se postići kako bi se smanjio učinak poroznosti, ali je teško eliminirati iz korijena. Toplinska vodljivost aluminija relativno je dobra, ovisno o materijalu aluminijske legure, debljini i stanju površine u procesu zavarivanja kako bi se prilagodio valni oblik snage lasera. Kao što je prikazano na slici prije vrha valnog oblika za zavarivanje, također se može koristiti prije predgrijavanja nakon izolacijskog valnog oblika za zavarivanje, kako bi se smanjila točka puhanja i poroznost igraju određenu ulogu. Može smanjiti nestabilno urušavanje pora, promijeniti kut zračenja laserske zrake i primijeniti magnetsko polje u zavarivanju, ali također može učinkovito kontrolirati pore nastale tijekom procesa zavarivanja.
Razlozi za toplinsko pucanje kod laserskog zavarivanja aluminijske legure uglavnom su povezani s vlastitim karakteristikama i postupkom zavarivanja. Skupljanje skrućivanja aluminijske legure (do 5%), naprezanje i deformacija zavarivanja, a metal zavara u kristalizaciji duž granica zrna proizvest će eutektičku organizaciju niske tališta, tako da granice zrna sile vezivanja oslabe u vlačnom naprezanju pod djelovanjem stvaranja toplih pukotina.
Usvajanje metode punjenja žice ili praha legure može smanjiti tendenciju vrućeg pucanja, a kontrola brzine zagrijavanja i hlađenja podešavanjem parametara procesa zavarivanja također može smanjiti tendenciju vrućeg pucanja. Kada koristite YAG laser, ulaz topline se može kontrolirati podešavanjem valnog oblika pulsa kako bi se smanjilo pucanje kristala.
Problem 3: Smanjenje mehaničkih svojstava zavarenih karika - omekšavanje
Gubitak legiranih elemenata izgaranjem tijekom procesa zavarivanja smanjuje mehanička svojstva zavarenih karika od aluminijske legure.
"Omekšavanje" je pojava smanjene čvrstoće i tvrdoće zavarenih spojeva. Kada se koristi lasersko zavarivanje spojeva od aluminijske legure, tkivo zavara i zona zavarenih spojeva pod utjecajem topline imaju isti problem omekšavanja. Velik broj studija pokazao je da je fenomen omekšavanja kod zavarivanja aluminijske legure teško temeljno eliminirati, ali u usporedbi sa zavarivanjem zaštićenim plinom, lasersko zavarivanje zbog smanjenog unosa topline, tako da je zona omekšavanja zavara uža. Lasersko zavarivanje aluminijskih legura i elektroda za taljenje zavarivanje zaštićeno plinom u usporedbi s laserskim zavarenim spojevima, stupanj "omekšavanja" je niži, a vlačna čvrstoća s povećanjem brzine zavarivanja i povećanjem. Plazma na proces zavarivanja utjecaja ionizacijske energije aluminijskog elementa je niska, lasersko zavarivanje je vjerojatnije da će formirati metalnu plazmu, plazmu uzrokovanu laserskom lomom, otklonom, čime se mijenja žarište položaja laserske zrake, tako da da je omjer dubine zavara smanjen, što utječe na kvalitetu zavarenih spojeva. Usvojite metodu prethodno pozicioniranog praha na površini obratka kako biste ublažili širenje plazme u smjeru visine skoka, tako da plazma na površini obratka može održati relativnu stabilnost amplitude skoka.
Nestabilne pore u postupku zavarivanja aluminijske legure dovode do smanjenja mehaničkih svojstava zavarenog spoja. Aluminijska legura uglavnom uključuje Zn, Mg i Al. U procesu zavarivanja, vrelište aluminija je više od druga dva elementa. Stoga se kod zavarivanja elemenata od aluminijske legure mogu dodati neki legirajući elementi s niskim vrelištem, što pogoduje stvaranju malih rupa i čvrstoći zavarivanja.
Tehnologija laserskog zavarivanja dviju aluminijskih legura
1 lasersko samotaljivo zavarivanje aluminijske legure
Lasersko samotaljivo zavarivanje odnosi se na lasersku zraku visoke 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 aluminijske legure, površina aluminijske legure laserske refleksije je visoka, zavarivanje zahtijeva veću snagu lasera; promjer laserske točke je mali, zahtjevi za preciznošću alata za zavarivanje su visoki, vrijednost tolerancije razmaka dijelova je niska, obično zahtijeva vrijednost razmaka dijelova od 0.2 mm sljedeće; brzina procesa zavarivanja zagrijavanja i hlađenja, defekti poroznosti zavara, gustoća laserske energije je koncentrirana, efekt ključanice lako dovodi do konkavnog zavara i pojave griznih rubova. Fenomen griznog ruba, dakle, parametri procesa zavarivanja imaju visoke zahtjeve. Lasersko samotaljivo zavarivanje u zavarivanju aluminijskih legura odražava prednosti dobre kvalitete zavarivanja, velike brzine zavarivanja i jednostavne automatizacije, a naširoko se koristi u automobilskoj industriji. U industriji električnih vozila, brtvljenje kućišta baterije uglavnom se koristi u laserskom samotaljivom zavarivanju aluminijske legure. Nova energetska vozila poduzeća u aluminijskoj karoseriji, sklopu vrata i strani strukturnih komponenti zavarivanja također se koriste u laserskom zavarivanju aluminijske legure.
2 Lasersko zavarivanje žice za punjenje aluminijske legure
Lasersko zavarivanje žice za punjenje u laseru je i dalje glavni izvor topline za taljenje zavarenog metala, ali korištenje uređaja za automatsko dovođenje žice u rastaljeni bazen kontinuirano se dovodi u metal za punjenje kako bi se postigao proces metalurškog povezivanja. U usporedbi s laserskim samotaljivim zavarivanjem, lasersko zavarivanje žicom za punjenje smanjuje zahtjeve točnosti razmaka procesa zavarivanja, punjenjem žice različitih sastava, kako bi se poboljšala metalurška svojstva zavara, kako bi se spriječilo stvaranje toplinskih pukotina i poroznosti zavara , te poboljšati stabilnost procesa zavarivanja i mehanička svojstva spojeva.
Lasersko zavarivanje žice za punjenje aluminijske legure ima karakteristike dobre kvalitete izgleda, preciznost razmaka procesa je manja od laserskog zavarivanja samotaljenjem, itd. Obično se primjenjuje na površini izgleda tijela, kao što je između gornjeg poklopca i bočnog kućišta , te između gornje i donje ploče vanjske ploče poklopca prtljažnika. Postoje i neki modeli kako bi se postigla veća kvaliteta zavarivanja i upotreba laserskog zavarivanja žice za punjenje za zavarivanje vrata od aluminijske legure.
3 lasersko elektrolučno kompozitno zavarivanje legure aluminija
Lasersko-lučno kompozitno zavarivanje je lasersko i elektrolučno 2 vrste fizičkih svojstava, mehanizam prijenosa energije vrlo je različit od kompozita izvora topline zajedno, a zajedno u ulozi zavarenog obratka, ne samo da daje punu igru 2 vrste topline izvor svojih prednosti, ali i međusobno nadoknađuju nedostatke. Kod lasersko-lučnog kompozitnog zavarivanja aluminijske legure, luk može voditi laserski izvor topline, poboljšati sposobnost aluminijske legure na apsorpcijsku sposobnost lasera i iskorištenje energije procesa zavarivanja, te oblikovati površinu zavara od laserskog zavarivanja samotaljenjem. Osim toga, uvođenje luka može uvelike smanjiti točnost montaže zavarenog obratka, dok luk ima učinak razrjeđivanja na plazmu laserskog zavarivanja, što može smanjiti zaštitni učinak plazme na laser. Laser igra važnu ulogu u stabilizaciji luka, tako da se luk može stabilizirati kod brzog zavarivanja na spoju, što može poboljšati kvalitetu zavarivanja spoja i povećati brzinu zavarivanja.
Zaključak
Gustoća energije laserske zrake za zavarivanje aluminijske legure do 109 W/cm2, u isto vrijeme ima prednosti koncentriranog zagrijavanja, toplinskog oštećenja, omjera dubine i širine zavara, deformacije zavarivanja itd., postupak zavarivanja je jednostavan za integraciju, automatizacija, fleksibilizacija , može se postići zavarivanje velike brzine i visoke preciznosti, a postupak zavarivanja ne zahtijeva vakuumsko okruženje, ne proizvodi X-zrake, posebno pogodno za visokoprecizno zavarivanje složenih struktura. Najprivlačnija značajka laserskog zavarivanja aluminija je njegova visoka učinkovitost, a kako bi se ta visoka učinkovitost dala u potpunosti, potrebno ju je primijeniti na veliku debljinu zavarivanja dubokim taljenjem. Stoga će istraživanje i primjena lasera velike snage za duboko taljenje velikih debljina biti neizbježan trend budućeg razvoja. Duboko zavarivanje taljenjem velike debljine naglašava fenomen rupica i njegov učinak na poroznost zavara, tako da mehanizam formiranja i kontrola rupica postaje sve popularniji i postat će vruće pitanje opće brige i istraživanja u industriji.
Ciljevi su poboljšanja stabilnosti procesa laserskog zavarivanja, formiranja zavara i kvalitete zavara. Stoga će se dalje unapređivati i razvijati nove tehnologije kao što su kompozitni postupak laserskog luka, lasersko zavarivanje žicama za punjenje, lasersko zavarivanje bez unaprijed postavljenog praha, tehnologija dvostrukog fokusa, oblikovanje snopa itd.
