В даний час, зі збільшенням складності автомобільного трубопроводу, все більше і більше зварювальних точок неминуче приносить багато проблем полум'яного зварювання, звичайно, кожен метод зварювання повинен мати свої переваги та недоліки. У цій статті аналізується доцільність лазерного зварювання трубопроводу кондиціонування повітря.
Як вирішити проблему лазерного зварювання алюмінієвих сплавів
Сьогодні лазерне зварювання широко використовується в машинобудівній промисловості. Крім того, лазерна технологія також має такі характеристики, як невелике підведення тепла при зварюванні, невеликий вплив зварювальної нагрівання, її непросто деформувати тощо. Тому їй приділяється особлива увага в галузі зварювання алюмінієвих сплавів.
З іншого боку, через характеристики обробки алюмінієвого сплаву існують деякі труднощі зварювання лазерним зварюванням алюмінієвого сплаву. Як вирішити ці проблеми?
Проблема 1: Алюмінієвий сплав має низький рівень поглинання лазера.
Ця проблема в основному через матеріал алюмінієвого сплаву. Завдяки високій початковій відбивній здатності та високій теплопровідності алюмінієвого сплаву до лазерного променя, алюмінієвий сплав має низьке поглинання лазерного променя перед плавленням. Алюмінієві сплави мають сильний ефект відбиття лазерного світла через високу щільність вільних електронів всередині алюмінієвого сплаву в твердому стані, який прагне взаємодіяти з фотонами в промені та відбивати енергію. Дослідження показали, що відбивна здатність алюмінієвих сплавів досягає 90% для газоподібних CO2-лазерів і близько 80% для твердотільних лазерів. У той же час алюмінієві сплави мають сильну теплопровідність, що призводить до низького поглинання лазерного світла алюмінієвими сплавами. Тому необхідно вжити відповідних заходів для покращення поглинання лазерного світла алюмінієвими сплавами.
Для цієї проблеми вирішення головним чином включає такі аспекти:.
1. Попередня обробка поверхні матеріалів з алюмінієвих сплавів. Алюмінієвий сплав має високу лазерну реакцію. Відповідна попередня обробка поверхні алюмінієвого сплаву, така як анодне окислення, електролітичне полірування, піскоструминна обробка, піскоструминна обробка тощо, може значно покращити поглинання променистої енергії на поверхні. Дослідження показали, що схильність до кристалізації алюмінієвого сплаву після видалення оксидної плівки вища, ніж у вихідного алюмінієвого сплаву. Щоб не руйнувати обробку поверхні алюмінієвого сплаву, спростити процес лазерного зварювання, ви можете використовувати процес зварювання для підвищення температури поверхні заготовки, щоб покращити поглинання лазера матеріалом.
2. Зменшіть розмір плями та збільште щільність потужності лазера. Збільшуючи щільність потужності лазера, можна покращити поглинання лазера алюмінієвим сплавом. Підвищена щільність потужності лазера змусить зварювальний розплав створювати ефект невеликих отворів, що може значно підвищити швидкість поглинання лазера в матеріалі.
3. Змініть структуру зварювання, щоб лазерний промінь багато разів відбивався в зазорі, щоб полегшити лазерне зварювання алюмінієвого сплаву. Форма суглоба буде впливати на поглинання лазера. V-подібний і квадратний скіс більше сприяють утворенню замкової щілини, ніж з’єднання без скосу, тому щільність потужності лазера збільшується, а алюмінієвий сплав збільшує поглинання лазера.
Проблема 2: легко створити пористість і термічні тріщини, процес лазерного зварювання алюмінієвого сплаву схильний до пористості та термічних тріщин.
Пористість є найбільш частим і найважливішим типом дефектів при лазерному зварюванні алюмінієвих сплавів. Типи пористості можна розділити на 2 категорії.
Клас через лазерне зварювання алюмінієвого сплаву в процесі охолодження розчинності водню різко падає, вміст водню в розплавленому алюмінієвому сплаві до {{0}}.69 мл/100 г, охолодження твердіння алюмінієвого сплаву вміст водню 0,036 мл/100 г, перенасичене осадження воднем і утворення водневих пор. Крім того, на поверхні алюмінієвого сплаву є шар оксидної плівки, а кристалічна вода на поверхні алюмінієвого сплаву, повітря та волога в захисному газі безпосередньо розкладаються на водень під час зварювання. Ці водневі пори в процесі швидкого охолодження алюмінієвого сплаву з лазерного зварювання залишаються в зварному шві, утворюючи водневі пори.
Інша категорія пов’язана з процесом лазерного зварювання, спричиненим нестабільністю замкової щілини та колапсом, рідкий метал занадто пізно заповнює утворені отвори. Надмірна пористість зменшить щільність зварного шва, зменшить несучу здатність з’єднання, призведе до того, що міцність і пластичність з’єднання будуть мати різний ступінь зменшення.
Зменшіть дефекти пористості лазерного зварювання алюмінієвого сплаву за допомогою ряду заходів, таких як зміна ходової доріжки лазерного променя, використання коливань променя до розплавленої ванни для перемішування, збільшення можливості пористості, що втекла з поверхні, використання наповнювальний дріт або порошок наповнювального сплаву, а також використання двоточкової технології та лазерного композитного зварювання та інші заходи можуть бути досягнуті для зменшення ефекту пористості, але його важко усунути з кореня. Теплопровідність алюмінію є відносно хорошою відповідно до матеріалу алюмінієвого сплаву, товщини та стану поверхні в процесі зварювання для регулювання форми хвилі потужності лазера. Як показано на малюнку перед наконечником форми сигналу для зварювання, також можна використовувати перед попереднім нагріванням після форми сигналу ізоляції для зварювання, щоб зменшити точку роздуву та пористість відіграють певну роль. Він може зменшити нестабільне згортання пор, змінити кут опромінення лазерного променя та застосувати магнітне поле під час зварювання, а також може ефективно контролювати пори, що утворюються під час процесу зварювання.
Причина термічного розтріскування при лазерному зварюванні алюмінієвого сплаву в основному пов’язана з його власними характеристиками та процесом зварювання. Усадка затвердіння алюмінієвого сплаву (до 5%), зварювальна напруга та деформація, а метал зварного шва при кристалізації вздовж меж зерен вироблятиме евтектичну організацію з низькою температурою плавлення, так що межі зерен зв’язуючої сили ослаблені в напрузі розтягування під дією утворення гарячих тріщин.
Прийняття методу заповнення дроту або порошку сплаву може зменшити тенденцію до гарячого розтріскування, а контроль швидкості нагріву та охолодження шляхом регулювання параметрів процесу зварювання також може зменшити тенденцію до гарячого розтріскування. При використанні YAG-лазера надходженням тепла можна керувати, регулюючи форму хвилі імпульсу, щоб мінімізувати розтріскування кристала.
Проблема 3: Зниження механічних властивостей зварних ланок - розм'якшення
Втрата легуючих елементів при згорянні в процесі зварювання знижує механічні властивості зварних ланок з алюмінієвого сплаву.
«Розм'якшення» - це явище зниження міцності і твердості зварних з'єднань. Коли використовується лазерне зварювання з’єднань алюмінієвих сплавів, тканина зварного шва і зона термічного впливу зварних з’єднань мають однакову проблему розм’якшення. Велика кількість досліджень показала, що явище розм’якшення при зварюванні алюмінієвого сплаву важко повністю усунути, але порівняно зі зварюванням у захисному газі, лазерне зварювання через зменшене підведення тепла, так що зона розм’якшення зварного шва є вужчою. Лазерне зварювання алюмінієвого сплаву та зварювання плавким електродом із захисним газом у порівнянні з лазерними зварними з’єднаннями, ступінь «розм’якшення» нижчий, а міцність на розрив із збільшенням швидкості зварювання та збільшенням. Плазма на процес зварювання впливу енергії іонізації алюмінієвого елемента низька, лазерне зварювання, швидше за все, утворює металеву плазму, плазму, викликану лазерним заломленням, відхиленням, таким чином змінюючи фокусну точку положення лазерного променя, тому що коефіцієнт глибини шва зменшується, що впливає на якість зварних з'єднань. Використовуйте метод попереднього розміщення порошку на поверхні заготовки, щоб послабити розширення плазми у напрямку висоти стрибка, щоб плазма на поверхні заготовки могла підтримувати відносну стабільність амплітуди стрибка.
Нестабільні пори в процесі зварювання алюмінієвих сплавів призводять до зниження механічних властивостей зварного з'єднання. Алюмінієвий сплав в основному включає Zn, Mg і Al. У процесі зварювання температура кипіння алюмінію вища, ніж у двох інших елементів. Тому при зварюванні елементів алюмінієвого сплаву можна додавати деякі легуючі елементи з низькою температурою кипіння, що сприяє утворенню невеликих отворів і міцності зварювання.
Технологія лазерного зварювання двох алюмінієвих сплавів
1 лазерне самоплавке зварювання алюмінієвого сплаву
Лазерне самоплавке зварювання відноситься до лазерного променя високої щільності енергії як джерела тепла, впливу на поверхню основного матеріалу, так що сам основний матеріал плавиться, утворення зварних з'єднань методом зварювання. Для лазерного зварювання алюмінієвого сплаву поверхня лазерного відбиття алюмінієвого сплаву висока, зварювання вимагає більшої потужності лазера; діаметр лазерної плями невеликий, вимоги до точності зварювального інструменту високі, допустиме значення зазору деталей низьке, зазвичай потрібно значення зазору деталей 0.2 мм наступне; процес зварювання швидкості нагрівання та охолодження, зварювання дефектів пористості, концентрації щільності енергії лазера, ефект замкової щілини легко призвести до увігнутості зварного шва та явища кусання країв, тому для процесу зварювання лазер промінь — джерело тепла лазерного променя високої щільності енергії. Явище закусочної кромки, отже, до параметрів процесу зварювання висуваються високі вимоги. Лазерне самоплавке зварювання при зварюванні алюмінієвих сплавів відображає переваги високої якості зварювання, високої швидкості зварювання та легкої автоматизації та широко використовується в автомобільній промисловості. У промисловості електромобілів герметизація оболонки силової батареї в основному використовується при лазерному саморозплавному зварюванні алюмінієвих сплавів. Нові енергетичні підприємства транспортного засобу в алюмінієвому корпусі, дверцятах і стороні структурних компонентів зварювання також використовуються в алюмінієвих сплавах лазерним зварюванням плавленням.
2 Лазерне зварювання присадочного дроту з алюмінієвого сплаву
Лазерне зварювання присадочного дроту в лазері все ще є основним джерелом тепла для плавлення зварюваного металу, але використання автоматичного пристрою подачі дроту в розплавлену ванну безперервно подається в присадковий метал для досягнення процесу металургійного з’єднання. У порівнянні з лазерним самоплавким зварюванням, лазерне зварювання присадковим дротом знижує вимоги до точності процесу зварювання, заповнюючи дріт різного складу, щоб покращити металургійні властивості зварного шва, запобігти утворенню термічних тріщин і пористості зварного шва. , а також для підвищення стабільності процесу зварювання і механічних властивостей з'єднань.
Лазерне зварювання алюмінієвого сплаву присадковим дротом має характеристики гарної якості зовнішнього вигляду, точність технологічного зазору слабша, ніж лазерне зварювання саморозплавленням тощо. Його зазвичай застосовують на зовнішній поверхні корпусу, наприклад між верхньою кришкою та бічним корпусом. , а також між верхньою та нижньою панелями зовнішньої пластини кришки багажного відділення. Існують також моделі для підвищення якості зварювання та використання лазерного зварювання присадним дротом для зварювання дверей з алюмінієвих сплавів.
3 лазерне дугове композитне зварювання алюмінієвих сплавів
Лазерно-дугове композитне зварювання - це лазерне та дугове 2 види фізичних властивостей, механізм передачі енергії сильно відрізняється від композитного джерела тепла разом, і разом у ролі звареної заготовки не тільки дають повну можливість 2 видам тепла є джерелом їхніх відповідних переваг, але також компенсують недоліки один одного. У лазерно-дуговому композитному зварюванні алюмінієвого сплаву дуга може спрямовувати лазерне джерело тепла, покращувати здатність алюмінієвого сплаву поглинати лазерний випромінювання та використовувати енергію зварювального процесу, а також формувати поверхню зварного шва, ніж лазерне зварювання, що самоплавиться. Крім того, введення дуги може значно знизити точність монтажу зварюваної заготовки, тоді як дуга розріджує плазму лазерного зварювання, що може зменшити ефект екранування плазми на лазер. Лазер відіграє важливу роль у стабілізації дуги, так що дуга може бути стабілізована при високошвидкісному зварюванні на з'єднанні, що може покращити якість зварювання з'єднання та збільшити швидкість зварювання.
Висновок
Щільність енергії лазерного зварювального променя алюмінієвого сплаву до 109 Вт/см2, водночас має переваги концентрованого нагріву, термічного пошкодження, співвідношення глибини та ширини зварювання, деформації зварювання тощо, процес зварювання легко інтегрувати, автоматизація, гнучкість , можна досягти високошвидкісного та високоточного зварювання, а процес зварювання не вимагає вакуумного середовища, не створює рентгенівського випромінювання, особливо підходить для високоточного зварювання складних конструкцій. Найбільш привабливою особливістю лазерного зварювання алюмінію є його висока ефективність, і щоб повністю відтворити цю високу ефективність, необхідно застосувати його до великої товщини глибокого зварювання плавленням. Таким чином, дослідження та застосування високопотужного лазера для глибокого зварювання великої товщини буде неминучим трендом майбутнього розвитку. Зварювання глибоким плавленням великої товщини підкреслює явище точкових отворів і його вплив на пористість зварного шва, тому механізм формування та контроль точкових отворів стає все більш популярним і стане гарячим питанням загального занепокоєння та досліджень у галузі.
Переслідуваними цілями є підвищення стабільності процесу лазерного зварювання, формування зварного шва та якості зварного шва. Таким чином, нові технології, такі як лазерно-дуговий композитний процес, лазерне зварювання насадковим дротом, лазерне зварювання без попереднього налаштування порошку, технологія подвійного фокусу, формування променя тощо, будуть вдосконалюватися та розвиватися.
