В момента, с увеличаването на сложността на автомобилния тръбопровод, все повече и повече заваръчни точки неизбежно създават много проблеми с пламъчното заваряване, разбира се, всеки метод на заваряване трябва да има своите предимства и недостатъци. Тази статия анализира осъществимостта на тръбопровода за климатизация с лазерно заваряване.
Как да решим проблема с лазерното заваряване на алуминиева сплав
Днес лазерното заваряване се използва широко в машинната индустрия. В допълнение, лазерната технология също има характеристиките на малко входяща топлина при заваряване, влияние на малка топлинна площ на заваряване, не е лесно да се деформира и т.н. Поради това тя получи специално внимание в областта на заваряването на алуминиеви сплави.
От друга страна, поради характеристиките на обработка на алуминиевата сплав, има някои трудности при заваряване при лазерно заваряване на алуминиева сплав. Как да решим тези проблеми?
Проблем 1: Алуминиевата сплав има ниска степен на абсорбция на лазера.
Този проблем се дължи главно на материала от алуминиева сплав. Поради високата първоначална отразяваща способност и високата топлопроводимост на алуминиевата сплав към лазерния лъч, алуминиевата сплав има ниска абсорбция на лазерния лъч преди разтопяване. Алуминиевите сплави имат силен отразяващ ефект върху лазерната светлина поради високата плътност на свободните електрони в алуминиевата сплав в състояние на твърдо състояние, което има тенденция да взаимодейства с фотоните в лъча и да отразява енергията. Проучванията показват, че отразяващата способност на алуминиевите сплави достига до 90% за лазери с газов CO2 и близо 80% за лазери с твърдо вещество. В същото време алуминиевите сплави имат силна топлопроводимост, което води до ниска абсорбция на лазерна светлина от алуминиевите сплави. Следователно трябва да се вземат подходящи мерки за подобряване на абсорбцията на лазерна светлина от алуминиеви сплави.
За този проблем решението включва главно следните аспекти:.
1. Повърхностна предварителна обработка на материали от алуминиева сплав. Алуминиевата сплав има висока лазерна реакция. Подходящата предварителна обработка на повърхността на алуминиева сплав, като анодно окисляване, електролитно полиране, пясъкоструене, пясъкоструене и т.н., може значително да подобри абсорбцията на лъчиста енергия на повърхността. Проучванията показват, че тенденцията на кристализация на алуминиевата сплав след отстраняване на оксидния филм е по-висока от тази на оригиналната алуминиева сплав. За да не разрушите повърхностното покритие на алуминиевата сплав, опростете процеса на лазерно заваряване, можете да използвате процеса на заваряване, за да увеличите температурата на повърхността на детайла, за да подобрите абсорбцията на лазера от материала.
2. Намалете размера на петна и увеличете плътността на лазерната мощност. Чрез увеличаване на плътността на лазерната мощност за подобряване на абсорбцията на алуминиева сплав от лазера. Повишената плътност на мощността на лазера ще накара заваръчната разтопена вана да произведе ефект на малка дупка, което може значително да повиши степента на лазерна абсорбция на материала.
3. Променете заваръчната структура, така че лазерният лъч да се отразява многократно в празнината, за да се улесни лазерното заваряване на алуминиева сплав. Формата на ставата ще повлияе на абсорбцията на лазера. v-образното скосяване и квадратното скосяване са по-благоприятни за образуването на ключалка, отколкото фугите без скосяване, така че плътността на мощността на лазера се увеличава и абсорбцията на лазер от алуминиевата сплав се увеличава.
Проблем 2: Лесен за производство на порьозност и термични пукнатини, процесът на лазерно заваряване на алуминиева сплав е склонен към порьозност и термични пукнатини.
Порьозността е най-честият и най-важен тип дефекти при лазерно заваряване на алуминиева сплав. Видовете порьозност могат да бъдат разделени на 2 категории.
Класът се дължи на лазерно заваряване на алуминиева сплав в процеса на охлаждане на разтворимостта на водород рязко спада, съдържанието на водород в алуминиевата сплав в разтопено състояние до {{0}}.69mL/100g, охлаждащо втвърдяване на съдържанието на водород в алуминиевата сплав от 0,036 mL/100g, пренаситено водородно утаяване и образуване на водородни пори. Освен това върху повърхността на алуминиевата сплав има слой от оксиден филм, а кристалната вода на повърхността на алуминиевата сплав, въздухът и влагата в защитния газ директно се разлагат на водород по време на заваряване. Тези водородни пори в процеса на бързо охлаждане на лазерно заваряване на алуминиева сплав излизат и остават в заваръчния шев, за да образуват водородни пори.
Друга категория се дължи на процеса на лазерно заваряване, предизвикан от нестабилността и срутването на ключалката, течният метал е твърде късно, за да запълни образуваните дупки. Прекомерната порьозност ще намали плътността на заваръчния шев, ще намали носещата способност на съединението и ще направи силата и пластичността на съединението да имат различна степен на намаляване.
Намаляване на лазерното заваряване на алуминиева сплав в дефектите на порьозността в редица мерки, като например промяна на траекторията на лазерния лъч, използване на трептене на лъча към разтопения басейн за разбъркване, увеличаване на възможността за порьозност, избягала от повърхността, използването на тел за пълнене или прах от сплав за пълнене, както и използването на технология с две точки и лазерно композитно заваряване и други мерки могат да бъдат постигнати за намаляване на ефекта на порьозността, но е трудно да се елиминира от корена. Топлопроводимостта на алуминия е сравнително добра в зависимост от материала на алуминиевата сплав, дебелината и състоянието на повърхността в процеса на заваряване, за да се регулира вълновата форма на лазерната мощност. Както е показано на фигурата преди върха на формата на вълната за заваряване, може да се използва и преди предварителното нагряване след формата на вълната на изолацията за заваряване, за да се намали точката на раздухване и порьозността играят определена роля. Може да намали нестабилното свиване на порите, да промени ъгъла на облъчване на лазерния лъч и да приложи магнитно поле при заваряването, но също така може ефективно да контролира порите, образувани по време на процеса на заваряване.
Причината за термичното напукване при лазерно заваряване на алуминиева сплав е свързана главно със собствените му характеристики и процес на заваряване. Свиването на алуминиева сплав при втвърдяване (до 5%), напрежението и деформацията на заваряване и металът на заваръчния шев при кристализацията по границите на зърното ще произведат евтектична организация с ниска точка на топене, така че границите на зърното на силата на свързване да отслабнат в напрежението на опън под действието на образуването на горещи пукнатини.
Приемането на метода за пълнене на тел или сплав на прах може да намали тенденцията за горещо напукване, а контролирането на скоростта на нагряване и охлаждане чрез регулиране на параметрите на процеса на заваряване също може да намали тенденцията за горещо напукване. Когато използвате YAG лазер, входящата топлина може да се контролира чрез регулиране на формата на вълната на импулса, за да се сведе до минимум напукването на кристала.
Проблем 3: Намаляване на механичните свойства на заварени връзки - омекване
Загубата на легиращи елементи при изгаряне по време на процеса на заваряване намалява механичните свойства на заварените връзки от алуминиева сплав.
"Омекотяване" е явлението на намалена якост и твърдост на заварените съединения. Когато се използват лазерни заваръчни фуги от алуминиева сплав, заваръчната тъкан и засегнатата от топлина зона на заваръчните съединения имат същия проблем с омекването. Голям брой проучвания показват, че феноменът на омекване при заваряване на алуминиева сплав е трудно да се елиминира фундаментално, но в сравнение със заваряването в защитен газ, лазерното заваряване поради намалено влагане на топлина, така че зоната на омекване на заварката е по-тясна. Лазерно заваряване на алуминиева сплав и заваряване с топящ се електрод в защитен газ в сравнение с лазерно заварени съединения, степента на "омекотяване" е по-ниска, а якостта на опън с увеличаване на скоростта на заваряване и се увеличава. Плазмата върху процеса на заваряване на въздействието на йонизационната енергия на алуминиевия елемент е ниска, лазерното заваряване е по-вероятно да образува метална плазма, плазма, причинена от лазерно пречупване, отклонение, като по този начин променя фокусната точка на позицията на лазерния лъч, така че че съотношението на дълбочината на заварката е намалено, което влияе върху качеството на заварените съединения. Приемете метода на предварително позициониран прах върху повърхността на детайла, за да смекчите разширяването на плазмата във височината на скока, така че плазмата на повърхността на детайла да може да поддържа относителната стабилност на амплитудата на скока.
Нестабилните пори в процеса на заваряване на алуминиева сплав водят до намаляване на механичните свойства на заварената връзка. Алуминиевата сплав включва главно Zn, Mg и Al. В процеса на заваряване точката на кипене на алуминия е по-висока от другите два елемента. Следователно някои легиращи елементи с ниски точки на кипене могат да се добавят при заваряване на елементи от алуминиева сплав, което благоприятства образуването на малки дупки и здравината на заваряването.
Технология за лазерно заваряване на две алуминиеви сплави
1 лазерно самотопящо се заваряване от алуминиева сплав
Лазерното саморазтапящо се заваряване се отнася до лазерния лъч с висока енергийна плътност като източник на топлина, въздействие върху повърхността на основния материал, така че самият основен материал да се разтопи, образуването на метод на заваряване на заварени съединения. За лазерно заваряване на алуминиева сплав, повърхността на алуминиевата сплав на лазерната отразяваща способност е висока, заваряването изисква по-голяма лазерна мощност; диаметърът на лазерното петно е малък, изискванията за точност на заваръчния инструмент са високи, толерансът на празнината на частите е нисък, обикновено се изисква стойност на празнината на частите от 0.2 mm следното; процесът на заваряване на скоростта на нагряване и охлаждане, заваряването на дефектите на порьозността, концентрацията на лазерната енергийна плътност, ефектът на ключалката е лесен за водене до вдлъбнат заваръчен шев и феномена на захапващи ръбове, следователно, за процеса на заваряване, лазерът beam е топлинен източник на лазерен лъч с висока енергийна плътност. Феноменът на захапването на ръба, следователно, параметрите на процеса на заваряване имат високи изисквания. Лазерното самотопящо се заваряване при заваряване на алуминиеви сплави отразява предимствата на доброто качество на заваряване, бързата скорост на заваряване и лесната автоматизация и се използва широко в автомобилната индустрия. В индустрията за електрически превозни средства, запечатването на обвивката на захранващата батерия се използва главно при лазерно саморазтопено заваряване на алуминиева сплав. Ново енергийно превозно средство предприятия в алуминиево тяло, монтаж на вратата и страната на структурните компоненти на заваряване също се използва в алуминиева сплав лазерно заваряване с топене.
2 Лазерно заваряване на тел за пълнене на алуминиева сплав
Лазерното заваряване на тел за пълнене в лазера все още е основният източник на топлина за стопяване на заварения метал, но използването на автоматично устройство за подаване на тел към разтопения басейн непрекъснато се подава в пълнежния метал, за да се постигне процес на металургично свързване. В сравнение с лазерното саморазтопяващо се заваряване, лазерното заваряване с тел за пълнене облекчава изискванията за точност на процепа на процеса на заваряване, като запълва телта с различни състави, за да подобри металургичните свойства на заваръчния шев, за да предотврати генерирането на термични пукнатини и порьозност на заваръчния шев , както и за подобряване на стабилността на процеса на заваряване и механичните свойства на съединенията.
Лазерното заваряване с тел за пълнене на алуминиева сплав има характеристиките на добро качество на външния вид, прецизността на междината на процеса е по-слаба от лазерното самотопящо се заваряване и т.н. Обикновено се прилага във външния вид на повърхността на тялото, като например между горния капак и страничния корпус , и между горния и долния панел на външната плоча на капака на багажното отделение. Има и някои модели, за да се получи по-високо качество на заваряване и използването на лазерно заваряване с тел за заваряване на врати от алуминиева сплав.
3 лазерно заваряване на алуминиева сплав - електродъгово композитно заваряване
Лазерно-дъгово композитно заваряване е лазерът и дъгата 2 вида физични свойства, механизмът за пренос на енергия е много различен от комбинирания източник на топлина заедно и заедно в ролята на заварения детайл, не само дават пълна игра на 2 вида топлина източник на своите съответни предимства, но също така взаимно компенсират недостатъците си. При лазерно електродъгово композитно заваряване на алуминиева сплав дъгата може да насочи лазерния топлинен източник, да подобри способността на алуминиевата сплав за лазерно поглъщане и използването на енергията на процеса на заваряване и оформянето на повърхността на заваръчния шев в сравнение с лазерното самотопящо се заваряване. В допълнение, въвеждането на дъгата може значително да намали точността на монтиране на заварения детайл, докато дъгата има ефект на разреждане върху лазерната заваръчна плазма, което може да намали екраниращия ефект на плазмата върху лазера. Лазерът играе важна роля в стабилизирането на дъгата, така че дъгата да може да се стабилизира при високоскоростно заваряване на съединението, което може да подобри качеството на заваряване на съединението и да увеличи скоростта на заваряване.
Заключение
Енергийна плътност на лазерния заваръчен лъч от алуминиева сплав до 109W/cm2, в същото време има предимствата на концентрирано нагряване, термично увреждане, съотношение на дълбочина и ширина на заваръчния шев, деформация на заваряване и т.н., процесът на заваряване е лесен за интегриране, автоматизация, гъвкавост , може да се постигне високоскоростно и високопрецизно заваряване и процесът на заваряване не изисква вакуумна среда, не произвежда рентгенови лъчи, особено подходящи за високопрецизно заваряване на сложни конструкции. Най-атрактивната характеристика на лазерното заваряване на алуминий е неговата висока ефективност и за да се даде пълноценно действие на тази висока ефективност, е необходимо да се приложи към голямата дебелина на заваряването чрез дълбоко топене. Следователно изследването и прилагането на високомощен лазер за дълбоко заваряване с топене с голяма дебелина ще бъде неизбежната тенденция на бъдещо развитие. Дълбокото заваряване чрез топене с голяма дебелина подчертава феномена на дупките и ефекта му върху порьозността на заваръчния шев, така че механизмът на формиране и контролът на дупките стават все по-популярни и ще се превърнат в горещ въпрос от общо значение и изследвания в индустрията.
Подобряване на стабилността на процеса на лазерно заваряване, формирането на заваръчния шев и качеството на заварката са преследваните цели. Поради това нови технологии като композитен процес с лазерна дъга, лазерно заваряване с пълнежна тел, прахово лазерно заваряване без предварителна настройка, технология с двоен фокус, оформяне на лъч и т.н. ще бъдат допълнително подобрени и развити.
