В настоящее время, с увеличением сложности автомобильного трубопровода, все больше и больше точек сварки неизбежно создают множество проблем с пламенной сваркой, конечно, каждый метод сварки должен иметь свои преимущества и недостатки. В этой статье анализируется возможность лазерной сварки трубопровода кондиционирования воздуха.
Как решить проблему лазерной сварки алюминиевых сплавов
Сегодня лазерная сварка широко применяется в обрабатывающей промышленности. Кроме того, лазерная технология также обладает характеристиками небольшого подвода тепла при сварке, небольшого влияния площади нагрева при сварке, ее нелегко деформировать и т. д. Поэтому ей уделяется особое внимание в области сварки алюминиевых сплавов.
С другой стороны, из-за особенностей обработки алюминиевого сплава при лазерной сварке алюминиевых сплавов возникают некоторые трудности. Как решить эти проблемы?
Проблема 1: алюминиевый сплав имеет низкую скорость поглощения лазера.
Эта проблема в основном связана с материалом из алюминиевого сплава. Благодаря высокой начальной отражательной способности и высокой теплопроводности алюминиевого сплава лазерному лучу алюминиевый сплав имеет низкое поглощение лазерного луча перед плавлением. Алюминиевые сплавы обладают сильным эффектом отражения лазерного света из-за высокой плотности свободных электронов внутри алюминиевого сплава в твердом состоянии, которые имеют тенденцию взаимодействовать с фотонами в луче и отражать энергию. Исследования показали, что коэффициент отражения алюминиевых сплавов достигает 90% для газообразных CO2-лазеров и около 80% для твердотельных лазеров. В то же время алюминиевые сплавы обладают высокой теплопроводностью, что приводит к низкому поглощению лазерного света алюминиевыми сплавами. Поэтому необходимо принять соответствующие меры для улучшения поглощения лазерного света алюминиевыми сплавами.
Решение этой проблемы в основном включает в себя следующие аспекты.
1. Предварительная обработка поверхности материалов из алюминиевых сплавов. Алюминиевый сплав имеет высокую чувствительность к лазеру. Соответствующая предварительная обработка поверхности алюминиевого сплава, такая как анодное оксидирование, электролитическая полировка, пескоструйная обработка, пескоструйная обработка и т. д., может значительно улучшить поглощение лучистой энергии на поверхности. Исследования показали, что склонность алюминиевого сплава к кристаллизации после удаления оксидной пленки выше, чем у исходного алюминиевого сплава. Чтобы не разрушить поверхность алюминиевого сплава и упростить процесс лазерной сварки, вы можете использовать процесс сварки для повышения температуры поверхности заготовки, чтобы улучшить поглощение лазера материалом.
2. Уменьшите размер пятна и увеличьте плотность мощности лазера. Увеличивая плотность мощности лазера, можно улучшить поглощение лазера алюминиевым сплавом. Повышенная плотность мощности лазера заставит ванну сварочного расплава создавать эффект небольшого отверстия, что может значительно повысить скорость поглощения лазера в материале.
3. Измените конструкцию сварки так, чтобы лазерный луч многократно отражался в зазоре, чтобы облегчить лазерную сварку алюминиевого сплава. Форма соединения влияет на поглощение лазера. V-образный и квадратный скосы более способствуют образованию замочной скважины, чем соединения без скоса, поэтому плотность мощности лазера увеличивается, а поглощение лазера алюминиевым сплавом увеличивается.
Проблема 2: Легко создавать пористость и термические трещины, процесс лазерной сварки алюминиевых сплавов склонен к пористости и термическим трещинам.
Пористость является наиболее частым и важным видом дефектов при лазерной сварке алюминиевых сплавов. Типы пористости можно разделить на 2 категории.
Класс обусловлен лазерной сваркой алюминиевого сплава в процессе охлаждения, растворимость водорода резко падает, содержание водорода в алюминиевом сплаве в расплавленном состоянии до {{0}}.69 мл/100 г, затвердевание при охлаждении содержания водорода в алюминиевом сплаве 0,036. мл/100 г, перенасыщенное водородное осаждение и образование водородных пор. Кроме того, на поверхности алюминиевого сплава имеется слой оксидной пленки, а кристаллическая вода на поверхности алюминиевого сплава, воздух и влага в защитном газе непосредственно разлагаются на водород во время сварки. Эти водородные поры в процессе быстрого охлаждения при лазерной сварке алюминиевых сплавов выходят и остаются в сварном шве, образуя водородные поры.
Другая категория связана с процессом лазерной сварки, вызванным нестабильностью и разрушением замочной скважины, жидкий металл слишком поздно заполняет образовавшиеся отверстия. Излишняя пористость уменьшит плотность сварного шва, уменьшит несущую способность соединения, приведет к разной степени снижения прочности и пластичности соединения.
Уменьшите дефекты пористости при лазерной сварке алюминиевого сплава с помощью ряда мер, таких как изменение траектории движения лазерного луча, использование колебаний луча в расплавленной ванне для перемешивания, увеличение вероятности выхода пористости с поверхности, использование присадочная проволока или порошок присадочного сплава, а также использование двухточечной технологии, лазерной композитной сварки и других мер могут быть достигнуты для уменьшения эффекта пористости, но ее трудно устранить в корне. Теплопроводность алюминия относительно хорошая, в зависимости от материала алюминиевого сплава, толщины и состояния поверхности в процессе сварки, что позволяет регулировать форму волны мощности лазера. Как показано на рисунке перед кончиком формы волны для сварки, ее также можно использовать перед предварительным нагревом после формы волны изоляции для сварки, чтобы уменьшить температуру выдувания и пористость, играющую определенную роль. Он может уменьшить нестабильное схлопывание пор, изменить угол облучения лазерного луча и применить магнитное поле при сварке, а также эффективно контролировать поры, образующиеся в процессе сварки.
Причины термического растрескивания при лазерной сварке алюминиевых сплавов в основном связаны с его собственными характеристиками и процессом сварки. Усадка при затвердевании алюминиевого сплава (до 5%), сварочное напряжение и деформация, а также кристаллизация металла сварного шва вдоль границ зерен приведет к образованию эвтектической организации с низкой температурой плавления, так что границы зерен силы сцепления ослабляются при растягивающем напряжении. под действием образования горячих трещин.
Использование метода наполнения проволоки или порошка сплава может снизить склонность к образованию горячих трещин, а контроль скорости нагрева и охлаждения путем регулирования параметров процесса сварки также может снизить склонность к образованию горячих трещин. При использовании YAG-лазера подвод тепла можно контролировать, регулируя форму импульсного сигнала, чтобы минимизировать растрескивание кристалла.
Проблема 3: Снижение механических свойств сварных звеньев – размягчение.
Выгорание легирующих элементов в процессе сварки снижает механические свойства сварных звеньев алюминиевых сплавов.
«Размягчение» — явление снижения прочности и твердости сварных соединений. При использовании лазерной сварки соединений алюминиевых сплавов сварная ткань и зона термического влияния сварных соединений имеют одинаковую проблему размягчения. Большое количество исследований показало, что явление размягчения при сварке алюминиевых сплавов трудно устранить принципиально, но по сравнению со сваркой в защитных газах, лазерной сваркой из-за снижения подвода тепла, зона размягчения сварного шва уже. Лазерная сварка алюминиевых сплавов и сварка плавящимся электродом в защитных газах по сравнению с лазерными сварными соединениями, степень «размягчения» ниже, а прочность на разрыв с увеличением скорости сварки увеличивается. Влияние энергии ионизации алюминиевого элемента на процесс сварки плазмы невелико, лазерная сварка с большей вероятностью образует металлическую плазму, плазму, вызванную лазерной рефракцией, отклонением, что приводит к изменению положения фокуса лазерного луча, поэтому уменьшается коэффициент глубины сварного шва, что влияет на качество сварных соединений. Примите метод предварительного нанесения порошка на поверхность заготовки, чтобы ослабить расширение плазмы в направлении высоты прыжка, чтобы плазма на поверхности заготовки могла поддерживать относительную стабильность амплитуды прыжка.
Нестабильные поры в процессе сварки алюминиевых сплавов приводят к снижению механических свойств сварного соединения. Алюминиевый сплав в основном включает Zn, Mg и Al. В процессе сварки температура кипения алюминия выше, чем у двух других элементов. Поэтому при сварке элементов из алюминиевых сплавов можно добавлять некоторые легирующие элементы с низкими температурами кипения, что способствует образованию мелких отверстий и повышению прочности сварки.
Две технологии лазерной сварки алюминиевых сплавов
1 лазерная самоплавящаяся сварка алюминиевого сплава
Лазерная самоплавящаяся сварка относится к лазерному лучу высокой плотности энергии в качестве источника тепла, воздействующего на поверхность основного материала, в результате чего сам основной материал плавится, образуя сварные соединения методом сварки. Для лазерной сварки алюминиевого сплава поверхность алюминиевого сплава имеет высокую отражательную способность лазера, сварка требует большей мощности лазера; Диаметр лазерного пятна небольшой, требования к точности сварочного инструмента высоки, значение допуска на зазор деталей низкое, обычно требуется значение зазора деталей 0,2 мм следующее; Процесс сварки со скоростью нагрева и охлаждения, дефекты пористости сварного шва, плотность лазерной энергии концентрируется, эффект замочной скважины легко приводит к вогнутости сварного шва и явлению закусывания кромок. Явление закусывания кромки, поэтому к параметрам процесса сварки предъявляются высокие требования. Лазерная самоплавящаяся сварка при сварке алюминиевых сплавов отражает преимущества хорошего качества сварки, высокой скорости сварки и простоты автоматизации и широко используется в автомобильной промышленности. В электромобилях герметизация корпуса аккумуляторной батареи в основном используется при лазерной сварке самоплавлением алюминиевых сплавов. Новые энергетические автомобильные предприятия в алюминиевом корпусе, дверном блоке и боковых структурных компонентах сварки также используются при лазерной сварке плавлением алюминиевых сплавов.
2 Лазерная сварка присадочной проволокой из алюминиевого сплава
Лазерная сварка присадочной проволокой в лазере по-прежнему является основным источником тепла для плавления свариваемого металла, но использование автоматического устройства подачи проволоки в ванну расплава постоянно подается в присадочный металл для достижения процесса металлургического соединения. По сравнению с лазерной самоплавящейся сваркой лазерная сварка присадочной проволокой снижает требования к точности зазора сварочного процесса за счет заполнения проволокой различного состава, улучшения металлургических свойств сварного шва, предотвращения образования термических трещин и пористости сварного шва. , а также улучшить стабильность сварочного процесса и механические свойства соединений.
Лазерная сварка присадочной проволокой из алюминиевого сплава имеет хорошие характеристики внешнего вида, точность технологического зазора ниже, чем при лазерной сварке самоплавлением и т. д. Обычно она применяется на внешней поверхности корпуса, например, между верхней крышкой и боковым корпусом. , а также между верхней и нижней панелями внешней пластины крышки багажника. Также существуют модели, позволяющие получить более высокое качество сварки и использовать лазерную сварку присадочной проволокой для сварки дверей из алюминиевого сплава.
3 лазерно-дуговая сварка алюминиевых сплавов композитными материалами
Лазерно-дуговая композитная сварка представляет собой два вида физических свойств лазера и дуги, механизм передачи энергии сильно отличается от композитного источника тепла вместе, и вместе в роли свариваемой детали не только дают полную свободу двум видам тепла. источник своих преимуществ, но и компенсировать недостатки друг друга. При лазерно-дуговой композитной сварке алюминиевого сплава дуга может направлять лазерный источник тепла, улучшать способность алюминиевого сплава к лазерному поглощению и использованию энергии процесса сварки, а также формировать поверхность сварного шва по сравнению с лазерной сваркой самоплавлением. Кроме того, введение дуги может значительно снизить точность монтажа свариваемой детали, при этом дуга оказывает разбавляющее действие на плазму лазерной сварки, что может снизить экранирующее действие плазмы на лазер. Лазер играет важную роль в стабилизации дуги, благодаря чему дугу можно стабилизировать при высокоскоростной сварке соединения, что может улучшить качество сварки соединения и увеличить скорость сварки.
Заключение
Плотность энергии лазерного сварочного луча алюминиевого сплава до 109 Вт/см2, в то же время имеет преимущества концентрированного нагрева, термического повреждения, соотношения глубины и ширины сварного шва, сварочной деформации и т. д., процесс сварки легко интегрируется, автоматизируется, гибкий. , может быть достигнута высокоскоростная и высокоточная сварка, а процесс сварки не требует вакуумной среды, не производит рентгеновское излучение, что особенно подходит для высокоточной сварки сложных конструкций. Наиболее привлекательной особенностью лазерной сварки алюминия является ее высокая эффективность, и чтобы в полной мере реализовать эту высокую эффективность, необходимо применять ее к сварке глубоким плавлением большой толщины. Поэтому исследование и применение мощного лазера для сварки глубоким плавлением большой толщины станет неизбежной тенденцией будущего развития. Сварка глубоким плавлением большой толщины подчеркивает явление точечных отверстий и его влияние на пористость сварного шва, поэтому механизм образования и контроля точечных отверстий становится все более популярным и станет горячей проблемой, вызывающей всеобщую озабоченность и исследования в отрасли.
Преследуемыми целями являются повышение стабильности процесса лазерной сварки, формирования и качества сварных швов. Поэтому новые технологии, такие как лазерно-дуговой композитный процесс, лазерная сварка присадочной проволокой, порошковая лазерная сварка без предварительной настройки, технология двойного фокуса, формирование луча и т. д., будут и дальше совершенствоваться и развиваться.
