V súčasnosti, s nárastom zložitosti automobilového potrubia, čoraz viac zváracích bodov nevyhnutne prináša veľa problémov so zváraním plameňom, samozrejme, každá metóda zvárania má mať svoje výhody a nevýhody. Tento článok analyzuje uskutočniteľnosť laserového zvárania klimatizačného potrubia.
Ako vyriešiť problém laserového zvárania hliníkovej zliatiny
Dnes je laserové zváranie široko používané v obrábacom priemysle. Okrem toho má laserová technológia tiež vlastnosti malého príkonu zváracieho tepla, malého vplyvu zváracieho tepla, nie je ľahké deformovať, atď. Preto sa jej venuje osobitná pozornosť v oblasti zvárania hliníkových zliatin.
Na druhej strane v dôsledku spracovateľských charakteristík hliníkovej zliatiny existujú určité ťažkosti so zváraním pri laserovom zváraní hliníkovej zliatiny. Ako tieto problémy vyriešiť?
Problém 1: Hliníková zliatina má nízku mieru absorpcie lasera.
Tento problém je spôsobený najmä materiálom z hliníkovej zliatiny. Vďaka vysokej počiatočnej odrazivosti a vysokej tepelnej vodivosti hliníkovej zliatiny k laserovému lúču má hliníková zliatina nízku absorpciu laserového lúča pred roztavením. Hliníkové zliatiny majú silný odrazový efekt na laserové svetlo v dôsledku vysokej hustoty voľných elektrónov v hliníkovej zliatine v tuhom stave, ktorá má tendenciu interagovať s fotónmi v lúči a odrážať energiu preč. Štúdie ukázali, že odrazivosť hliníkových zliatin je až 90 % pre plynné CO2 lasery a takmer 80 % pre pevné lasery. Zliatiny hliníka majú zároveň silnú tepelnú vodivosť, čo má za následok nízku absorpciu laserového svetla zliatinami hliníka. Preto je potrebné prijať vhodné opatrenia na zlepšenie absorpcie laserového svetla hliníkovými zliatinami.
Pre tento problém riešenie zahŕňa najmä nasledujúce aspekty.
1. Povrchová predúprava materiálov z hliníkovej zliatiny. Hliníková zliatina má vysokú laserovú odozvu. Vhodná predúprava povrchu hliníkovej zliatiny, ako je anodická oxidácia, elektrolytické leštenie, pieskovanie, pieskovanie atď., môže výrazne zlepšiť absorpciu sálavej energie na povrchu. Štúdie ukázali, že tendencia kryštalizácie hliníkovej zliatiny po odstránení oxidového filmu je vyššia ako tendencia pôvodnej hliníkovej zliatiny. Aby sa nezničila povrchová úprava hliníkovej zliatiny, zjednodušil sa proces zvárania laserom, proces zvárania môžete použiť na zvýšenie povrchovej teploty obrobku, aby sa zlepšila absorpcia lasera materiálom.
2. Zmenšite veľkosť bodu a zvýšte hustotu výkonu lasera. Zvýšením hustoty výkonu lasera na zlepšenie absorpcie hliníkovej zliatiny laserom. Zvýšená hustota výkonu lasera spôsobí, že zváracia tavenina vytvorí efekt malého otvoru, ktorý môže výrazne zvýšiť rýchlosť absorpcie lasera.
3. Zmeňte štruktúru zvárania tak, aby sa laserový lúč mnohokrát odrážal v medzere, aby sa uľahčilo laserové zváranie hliníkovej zliatiny. Forma kĺbu ovplyvní absorpciu lasera. V-skosenie a štvorcové skosenie sú vhodnejšie na vytvorenie kľúčovej dierky ako spoje bez skosenia, takže hustota výkonu lasera sa zvyšuje a absorpcia lasera hliníkovou zliatinou sa zvyšuje.
Problém 2: Jednoduché vytváranie pórovitosti a tepelných trhlín, proces laserového zvárania hliníkovej zliatiny je náchylný na pórovitosť a tepelné praskliny.
Pórovitosť je najčastejším a najdôležitejším typom defektov pri laserovom zváraní hliníkových zliatin. Typy pórovitosti možno rozdeliť do 2 kategórií.
Trieda je vďaka laserovému zváraniu hliníkovej zliatiny v procese chladenia rozpustnosť vodíka prudko klesá, obsah vodíka v roztavenom stave hliníkovej zliatiny až {{0}},69 ml/100g, chladenie tuhnutie hliníkovej zliatiny obsah vodíka 0,036 ml/100g, presýtené zrážanie vodíka a tvorba vodíkových pórov. Okrem toho je na povrchu hliníkovej zliatiny vrstva oxidového filmu a kryštalická voda na povrchu hliníkovej zliatiny, vzduch a vlhkosť v ochrannom plyne sa pri zváraní priamo rozkladajú na vodík. Tieto vodíkové póry v procese rýchleho chladenia pri laserovom zváraní hliníkovej zliatiny unikajú a zostávajú vo zvare a vytvárajú vodíkové póry.
Ďalšou kategóriou je proces laserového zvárania spôsobený nestabilitou a kolapsom kľúčovej dierky, tekutý kov je príliš neskoro na vyplnenie vytvorených otvorov. Nadmerná pórovitosť zníži hustotu zvaru, zníži nosnosť spoja a spôsobí, že pevnosť a plasticita spoja budú mať rôzne stupne zníženia.
Znížte laserové zváranie hliníkovej zliatiny v defektoch pórovitosti v mnohých opatreniach, ako je zmena chôdzovej dráhy laserového lúča, použitie oscilácie lúča do roztaveného kúpeľa na miešanie, zvýšenie možnosti pórovitosti unikli z povrchu, použitie plniaci drôt alebo prášok z plniacej zliatiny, ako aj použitie technológie dual-spot a laserového kompozitného zvárania a iných opatrení je možné dosiahnuť na zníženie účinku pórovitosti, ale je ťažké ho odstrániť z koreňa. Tepelná vodivosť hliníka je relatívne dobrá v závislosti od materiálu hliníkovej zliatiny, hrúbky a stavu povrchu v procese zvárania na úpravu tvaru vlny výkonu lasera. Ako je znázornené na obrázku pred špičkou tvaru vlny na zváranie, môže sa tiež použiť pred predhriatím po izolačnej vlne na zváranie, aby sa znížil bod fúkania a pórovitosť zohrávajú určitú úlohu. Môže znížiť nestabilné zrútenie pórov, zmeniť uhol ožiarenia laserovým lúčom a aplikovať magnetické pole pri zváraní, ale tiež môže účinne kontrolovať póry vytvorené počas procesu zvárania.
Dôvody tepelného praskania pri laserovom zváraní hliníkovej zliatiny súvisia najmä s jej vlastnými charakteristikami a procesom zvárania. Zmrštenie pri tuhnutí hliníkovej zliatiny (do 5 %), napätie pri zváraní a deformácia a zvarový kov pri kryštalizácii pozdĺž hraníc zŕn vytvoria eutektickú organizáciu s nízkou teplotou topenia, takže hranice zŕn spojovacej sily sa oslabia pri ťahovom napätí. pri pôsobení tvorby horúcich trhlín.
Prijatie spôsobu plnenia drôtu alebo zliatinového prášku môže znížiť tendenciu praskania za tepla a regulácia rýchlosti ohrevu a chladenia úpravou parametrov procesu zvárania môže tiež znížiť tendenciu praskania za tepla. Pri použití YAG lasera je možné regulovať vstup tepla úpravou pulznej vlny, aby sa minimalizovalo praskanie kryštálov.
Problém 3: Zníženie mechanických vlastností zváraných článkov - mäknutie
Strata horenia legujúcich prvkov počas procesu zvárania znižuje mechanické vlastnosti zváraných článkov z hliníkovej zliatiny.
"Zmäkčenie" je jav zníženia pevnosti a tvrdosti zvarových spojov. Keď sa používajú spoje z hliníkovej zliatiny laserovým zváraním, zvarové tkanivo a tepelne ovplyvnená zóna zvarových spojov majú rovnaký problém s mäknutím. Veľký počet štúdií ukázal, že fenomén mäknutia pri zváraní hliníkových zliatin je ťažké zásadne eliminovať, ale v porovnaní so zváraním v ochrannej atmosfére, laserovým zváraním kvôli zníženému tepelnému príkonu, takže zóna zmäkčenia zvaru je užšia. Laserové zváranie z hliníkovej zliatiny a zváranie tavnou elektródou v tienidle v porovnaní s laserovými zváranými spojmi, stupeň "mäknutia" je nižší a pevnosť v ťahu so zvýšením rýchlosti zvárania a zvýšením. Plazma na proces zvárania vplyvu ionizačnej energie hliníkového prvku je nízka, pri laserovom zváraní sa skôr vytvorí kovová plazma, plazma spôsobená lomom lasera, vychýlením, čím sa mení ohnisko polohy laserového lúča, tzv. že pomer hĺbky zvaru je znížený, čo ovplyvňuje kvalitu zvarových spojov. Prijmite metódu vopred umiestneného prášku na povrchu obrobku na utlmenie expanzie plazmy v smere výšky skoku, takže plazma na povrchu obrobku môže udržiavať relatívnu stabilitu amplitúdy skoku.
Nestabilné póry v procese zvárania hliníkovej zliatiny vedú k zníženiu mechanických vlastností zvarového spoja. Zliatina hliníka obsahuje hlavne Zn, Mg a Al. V procese zvárania je bod varu hliníka vyšší ako u ostatných dvoch prvkov. Preto sa pri zváraní prvkov z hliníkovej zliatiny môžu pridať niektoré legujúce prvky s nízkym bodom varu, čo prispieva k tvorbe malých otvorov a pevnosti zvárania.
Technológia laserového zvárania dvoch zliatin hliníka
1 laserové samotavné zváranie hliníkovej zliatiny
Laserové samotavné zváranie označuje laserový lúč s vysokou hustotou energie ako zdroj tepla, dopad na povrch základného materiálu, takže sa základný materiál sám roztaví, vznik zvarových spojov metódou zvárania. Pre laserové zváranie hliníkovej zliatiny je povrch z hliníkovej zliatiny s laserovou odrazivosťou vysoký, zváranie vyžaduje väčší výkon lasera; priemer laserového bodu je malý, požiadavky na presnosť zváracieho nástroja sú vysoké, hodnota tolerancie medzier medzi dielmi je nízka, zvyčajne vyžaduje hodnotu medzery dielov 0.2 mm nasledujúce; zvárací proces rýchlosti ohrevu a chladenia, defekty pórovitosti zvaru, hustota energie lasera je koncentrovaná, efekt kľúčovej dierky ľahko vedie k konkávnemu zvaru a javu ohryzových hrán. Fenomén hryziacej hrany má preto parametre procesu zvárania vysoké požiadavky. Laserové samotavné zváranie pri zváraní hliníkových zliatin odráža výhody dobrej kvality zvárania, vysokej rýchlosti zvárania a ľahkej automatizácie a je široko používané v automobilovom priemysle. V priemysle elektrických vozidiel sa tesnenie plášťa napájacej batérie používa hlavne pri laserovom samotavnom zváraní hliníkovej zliatiny. Nové energetické vozidlá podnikov v hliníkovej karosérii, zostave dverí a bočných konštrukčných komponentoch zvárania sa používa aj pri zváraní laserom z hliníkovej zliatiny.
2 Laserové zváranie drôtom z hliníkovej zliatiny
Laserové zváranie drôtom v laseri je stále hlavným zdrojom tepla na roztavenie zváraného kovu, ale použitie automatického zariadenia na podávanie drôtu do roztaveného bazéna sa nepretržite privádza do prídavného kovu, aby sa dosiahol proces metalurgického spojenia. V porovnaní s laserovým samotavným zváraním zváranie laserovým plniacim drôtom zmierňuje požiadavky na presnosť medzery procesu zvárania vyplnením drôtu rôzneho zloženia, aby sa zlepšili metalurgické vlastnosti zvaru, aby sa zabránilo vzniku tepelných trhlín a pórovitosti zvaru. a zlepšiť stabilitu procesu zvárania a mechanické vlastnosti spojov.
Zváranie drôtom s laserovou výplňou z hliníkovej zliatiny má vlastnosti dobrej kvality vzhľadu, presnosť procesnej medzery je voľnejšia ako laserové zváranie samotavením atď. Zvyčajne sa používa na vzhľadovom povrchu tela, napríklad medzi horným krytom a bočným krytom a medzi horným a spodným panelom vonkajšej dosky krytu batožinového priestoru. Existujú aj niektoré modely s cieľom dosiahnuť vyššiu kvalitu zvárania a použitie zvárania laserovým plniacim drôtom na zváranie dverí z hliníkovej zliatiny.
3 laserové zváranie hliníkovej zliatiny - oblúkové kompozitné zváranie
Laserové oblúkové kompozitné zváranie je laserové a oblúkové 2 druhy fyzikálnych vlastností, mechanizmus prenosu energie je veľmi odlišný od kompozitného zdroja tepla dohromady a spolu v úlohe zváraného obrobku nielenže poskytujú plnú hru 2 druhom tepla. zdrojom ich príslušných výhod, ale aj vzájomnej kompenzácie nedostatkov. Pri laserovom oblúkovom zváraní z hliníkovej zliatiny môže oblúk viesť laserový zdroj tepla, zlepšiť schopnosť hliníkovej zliatiny absorbovať laser a využitie energie zváracieho procesu a tvarovať povrch zvaru ako laserové zváranie samotavením. Okrem toho zavedenie oblúka môže výrazne znížiť presnosť montáže zváraného obrobku, zatiaľ čo oblúk má zrieďovací účinok na laserovú zváraciu plazmu, čo môže znížiť tieniaci účinok plazmy na laser. Laser hrá dôležitú úlohu pri stabilizácii oblúka, aby sa oblúk mohol stabilizovať pri vysokorýchlostnom zváraní na spoji, čo môže zlepšiť kvalitu zvárania spoja a zvýšiť rýchlosť zvárania.
Záver
Hustota energie laserového zváracieho lúča z hliníkovej zliatiny až do 109 W/cm2, zároveň má výhody koncentrovaného ohrevu, tepelného poškodenia, pomeru hĺbky a šírky zvaru, deformácie zvárania atď., Proces zvárania je ľahko integrovateľný, automatizácia, flexibilizácia je možné dosiahnuť vysokorýchlostné a vysoko presné zváranie a proces zvárania nevyžaduje vákuové prostredie, nevytvára röntgenové žiarenie, zvlášť vhodné na vysoko presné zváranie zložitých štruktúr. Najatraktívnejšou vlastnosťou laserového zvárania hliníka je jeho vysoká účinnosť a aby sa táto vysoká účinnosť naplno prejavila, je potrebné ho aplikovať na veľkú hrúbku hĺbkového zvárania. Nevyhnutným trendom budúceho vývoja bude preto výskum a aplikácia vysokovýkonného lasera pre hlboké tavné zváranie veľkých hrúbok. Hĺbkové tavné zváranie s veľkou hrúbkou zvýrazňuje fenomén dierkovej dierky a jej vplyv na pórovitosť zvaru, takže mechanizmus vytvárania a kontrola dierkových dier sa stáva čoraz populárnejším a stane sa horúcou témou všeobecného záujmu a výskumu v tomto odvetví.
Sledovanými cieľmi sú zlepšenie stability procesu laserového zvárania, tvorba zvaru a kvalita zvaru. Preto sa budú ďalej zdokonaľovať a rozvíjať nové technológie, ako je proces zloženia laserovým oblúkom, zváranie plniacim drôtom laserom, zváranie práškovým laserom bez prednastavenia, technológia s dvojitým ohniskom, tvarovanie lúča atď.
