Šiuo metu, didėjant automobilių vamzdynų sudėtingumui, vis daugiau suvirinimo taškų, neišvengiamai kyla daug suvirinimo liepsna problemų, žinoma, kiekvienas suvirinimo būdas turi savų privalumų ir trūkumų. Šis straipsnis skirtas analizuoti lazerinio suvirinimo oro kondicionavimo vamzdyno galimybes.
Kaip išspręsti aliuminio lydinio suvirinimo lazeriu problemą
Šiandien lazerinis suvirinimas plačiai naudojamas apdirbimo pramonėje. Be to, lazerinė technologija taip pat turi mažo suvirinimo šilumos įvedimo, mažo suvirinimo šilumos ploto poveikio, nelengvai deformuojasi ir kt. Todėl aliuminio lydinio suvirinimo srityje jai buvo skiriamas ypatingas dėmesys.
Kita vertus, dėl aliuminio lydinio apdorojimo ypatybių aliuminio lydinio lazerinio suvirinimo metu kyla tam tikrų suvirinimo sunkumų. Kaip išspręsti šias problemas?
1 problema: aliuminio lydinys turi mažą lazerio sugerties greitį.
Ši problema daugiausia kyla dėl aliuminio lydinio medžiagos. Dėl didelio pradinio aliuminio lydinio atspindžio ir didelio šilumos laidumo lazerio spinduliui aliuminio lydinys prieš lydantis mažai sugeria lazerio spindulį. Aliuminio lydiniai stipriai atspindi lazerio šviesą dėl didelio laisvųjų elektronų tankio aliuminio lydinyje kietojo kūno būsenoje, kuris linkęs sąveikauti su pluošte esančiais fotonais ir atspindėti energiją. Tyrimai parodė, kad aliuminio lydinių atspindžio koeficientas yra net 90% dujinių CO2 lazerių ir beveik 80% kietųjų lazerių. Tuo pačiu metu aliuminio lydiniai pasižymi dideliu šilumos laidumu, todėl aliuminio lydiniai mažai sugeria lazerio šviesą. Todėl reikia imtis atitinkamų priemonių, kad aliuminio lydiniai geriau sugertų lazerio šviesą.
Šios problemos sprendimas daugiausia apima šiuos aspektus.
1. Pirminis aliuminio lydinių medžiagų paviršiaus apdorojimas. Aliuminio lydinys pasižymi dideliu lazerio atsaku. Tinkamas aliuminio lydinio paviršiaus apdorojimas, pvz., anodinė oksidacija, elektrolitinis poliravimas, smėliavimas, smėliavimas ir kt., gali žymiai pagerinti spinduliuotės energijos absorbciją ant paviršiaus. Tyrimai parodė, kad aliuminio lydinio kristalizacijos tendencija pašalinus oksido plėvelę yra didesnė nei pradinio aliuminio lydinio. Kad nesugadintumėte aliuminio lydinio paviršiaus apdailos, supaprastintumėte suvirinimo lazeriu procesą, galite naudoti suvirinimo procesą, kad padidintumėte ruošinio paviršiaus temperatūrą, kad pagerintumėte lazerio absorbciją.
2. Sumažinkite dėmės dydį ir padidinkite lazerio galios tankį. Didinant lazerio galios tankį, siekiant pagerinti aliuminio lydinio absorbciją į lazerį. Padidėjęs lazerio galios tankis leis suvirinimo išlydytam baseinui sukurti mažos skylės efektą, o tai gali labai padidinti medžiagos lazerio absorbcijos greitį.
3. Pakeiskite suvirinimo struktūrą taip, kad lazerio spindulys daug kartų atsispindėtų tarpelyje, kad būtų palengvintas aliuminio lydinio suvirinimas lazeriu. Sąnario forma turės įtakos lazerio absorbcijai. V formos ir kvadratinis nuožulnumas yra palankesni rakto skylučių formavimuisi nei bekampės jungtys, todėl padidėja lazerio galios tankis ir padidėja aliuminio lydinio lazerio sugertis.
2 problema: Lengvai susidaro poringi ir terminiai įtrūkimai, aliuminio lydinio suvirinimo lazeriu procesas yra linkęs į poringumą ir terminius įtrūkimus.
Poringumas yra dažniausias ir svarbiausias aliuminio lydinio lazerinio suvirinimo defektų tipas. Akytumo tipus galima suskirstyti į 2 kategorijas.
Klasė yra dėl aliuminio lydinio suvirinimo lazeriu aušinimo procese, vandenilio tirpumas smarkiai sumažėja, išlydyto aliuminio lydinio vandenilio kiekis iki {{0}},69mL/100g, aušinamasis aliuminio lydinio kietėjimas vandenilio kiekis yra 0,036 ml/100g, per daug prisotintas vandenilio nusodinimas ir vandenilio porų susidarymas. Be to, aliuminio lydinio paviršiuje yra oksido plėvelės sluoksnis, o aliuminio lydinio paviršiuje esantis kristalinis vanduo, apsauginėse dujose esantis oras ir drėgmė suvirinimo metu tiesiogiai skyla į vandenilį. Šios vandenilio poros greito aliuminio lydinio suvirinimo lazeriu aušinimo procese išsiskiria ir lieka suvirinimo siūlėje, kad susidarytų vandenilio poros.
Kita kategorija yra dėl lazerinio suvirinimo proceso, kurį sukelia rakto skylutės nestabilumas ir griūtis, skystas metalas per vėlu užpildyti susidariusias skyles. Dėl per didelio poringumo sumažės suvirinimo siūlės tankis, sumažės jungties laikomoji galia, o jungties stiprumas ir plastiškumas sumažės skirtingais laipsniais.
Sumažinkite aliuminio lydinio suvirinimo lazeriu poringumo defektus įvairiomis priemonėmis, pvz., keičiant lazerio spindulio ėjimo trasą, naudojant pluošto virpesius į išlydytą baseiną maišymui, padidinant poringumo pašalinimo iš paviršiaus galimybę, naudojant užpildo viela arba užpildo lydinio milteliai, taip pat dviejų taškų technologija ir lazerinis kompozitinis suvirinimas ir kitos priemonės gali būti sumažintos poringumo poveikiui, tačiau jį sunku pašalinti iš šaknies. Aliuminio šilumos laidumas yra palyginti geras, atsižvelgiant į aliuminio lydinio medžiagą, storį ir paviršiaus būklę suvirinimo procese, kad būtų galima reguliuoti lazerio galios bangos formą. Kaip parodyta paveikslėlyje prieš suvirinimo bangos formos galiuką, jis taip pat gali būti naudojamas prieš pašildymą po izoliacijos bangos formos suvirinimui, siekiant sumažinti pūtimo tašką, o poringumas vaidina tam tikrą vaidmenį. Jis gali sumažinti nestabilų porų žlugimą, pakeisti lazerio spindulio spinduliavimo kampą ir pritaikyti magnetinį lauką suvirinant, bet taip pat gali veiksmingai valdyti poras, susidarančias suvirinimo proceso metu.
Aliuminio lydinio lazerinio suvirinimo terminio įtrūkimo priežastys daugiausia yra susijusios su jo savybėmis ir suvirinimo procesu. Aliuminio lydinio kietėjimo susitraukimas (iki 5%), suvirinimo įtempis ir deformacija, o suvirinimo metalas kristalizuojantis išilgai grūdelių ribų sukurs žemos lydymosi temperatūros eutektinę organizaciją, todėl sukibimo jėgos grūdelių ribos susilpnėtų esant tempimo įtempimui. veikiant karštų įtrūkimų susidarymui.
Pritaikius vielos arba lydinio miltelių užpildymo metodą, galima sumažinti karšto įtrūkimo tendenciją, o šildymo ir aušinimo greičio reguliavimas koreguojant suvirinimo proceso parametrus taip pat gali sumažinti karšto įtrūkimo tendenciją. Naudojant YAG lazerį, šilumos įvestį galima valdyti reguliuojant impulso bangos formą, kad būtų sumažintas kristalų įtrūkimas.
3 problema: Suvirintų jungčių mechaninių savybių sumažėjimas – minkštėjimas
Suvirinimo proceso metu lydimųjų elementų degimo nuostoliai sumažina aliuminio lydinio suvirintų jungčių mechanines savybes.
„Minkštėjimas“ yra suvirintų jungčių stiprumo ir kietumo sumažėjimo reiškinys. Kai naudojamos lazerinio suvirinimo aliuminio lydinio jungtys, suvirinimo audinys ir suvirintų jungčių šilumos paveikta zona turi tą pačią minkštinimo problemą. Daugybė tyrimų parodė, kad aliuminio lydinio suvirinimo minkštėjimo reiškinį sunku pašalinti iš esmės, tačiau, palyginti su suvirinimu su dujomis, suvirinimu lazeriu dėl sumažinto šilumos kiekio, todėl suvirinimo minkštinimo zona yra siauresnė. Aliuminio lydinio lazerinis suvirinimas ir lydymosi elektrodų ekranuotas suvirinimas, palyginti su lazeriu suvirintomis jungtimis, „minkštėjimo“ laipsnis yra mažesnis, o tempiamasis stipris didėja suvirinimo greičiui ir didėja. Aliuminio elemento jonizacijos energijos poveikio suvirinimo procesui plazma yra maža, suvirinant lazeriu labiau susidaro metalo plazma, plazma atsiranda dėl lazerio lūžio, deformacijos, taip keičiant lazerio spindulio padėties židinio tašką, todėl kad suvirinimo gylio santykis sumažėja, o tai turi įtakos suvirintų jungčių kokybei. Naudokite iš anksto paruošto ruošinio paviršiaus miltelių išdėstymo metodą, kad susilpnintumėte plazmos plėtimąsi šuolio aukščio kryptimi, kad ruošinio paviršiuje esanti plazma išlaikytų santykinį šuolio amplitudės stabilumą.
Dėl nestabilių porų aliuminio lydinio suvirinimo procese sumažėja suvirinto jungties mechaninės savybės. Aliuminio lydinį daugiausia sudaro Zn, Mg ir Al. Suvirinimo procese aliuminio virimo temperatūra yra aukštesnė nei kitų dviejų elementų. Todėl suvirinant aliuminio lydinio elementus galima pridėti kai kurių legiruojamųjų elementų, kurių virimo temperatūra yra žema, o tai skatina mažų skylučių susidarymą ir suvirinimo tvirtumą.
Dviejų aliuminio lydinių lazerinio suvirinimo technologija
1 aliuminio lydinio savaime tirpstantis suvirinimas lazeriu
Lazerinis savaime tirpstantis suvirinimas reiškia didelio energijos tankio lazerio spindulį kaip šilumos šaltinį, poveikį pagrindinės medžiagos paviršiui, kad pati pagrindinė medžiaga išsilydytų, suvirintų jungčių suvirinimo būdas. Aliuminio lydinio lazeriniam suvirinimui aliuminio lydinio paviršiaus lazerio atspindžio koeficientas yra didelis, suvirinimui reikalinga didesnė lazerio galia; lazerio taško skersmuo yra mažas, suvirinimo įrankio tikslumo reikalavimai yra aukšti, dalių tarpo tolerancijos vertė yra maža, paprastai reikalaujama, kad dalių tarpo vertė būtų 0,2 mm; Šildymo ir aušinimo greičio suvirinimo procesas, suvirinimo poringumo defektai, lazerio energijos tankis yra koncentruotas, rakto skylutės efektas lengvai sukelia suvirinimo įdubimą ir įkandimo kraštų reiškinį. Įkandimo reiškinys, todėl suvirinimo proceso parametrams keliami aukšti reikalavimai. Lazerinis savaime tirpstantis suvirinimas aliuminio lydinio suvirinimo metu atspindi geros suvirinimo kokybės, greito suvirinimo greičio ir lengvo automatizavimo pranašumus ir yra plačiai naudojamas automobilių pramonėje. Elektrinių transporto priemonių pramonėje akumuliatoriaus korpuso sandarinimas daugiausia naudojamas aliuminio lydinio lazeriniam savaime tirpstančiam suvirinimui. Naujos energetinės transporto priemonės aliuminio kėbule, durelių mazge ir suvirinimo konstrukcinių komponentų šone taip pat naudojamas aliuminio lydinio lydomajam suvirinimui lazeriu.
2 Aliuminio lydinio lazerinio užpildo vielos suvirinimas
Lazerinio užpildo vielos suvirinimas lazeriu vis dar yra pagrindinis šilumos šaltinis suvirintam metalui lydyti, tačiau naudojant automatinį vielos padavimo įrenginį į išlydytą baseiną, jis nuolat tiekiamas į užpildo metalą, kad būtų pasiektas metalurginis sujungimo procesas. Palyginti su lazeriniu savaime tirpstančiu suvirinimu, suvirinimas lazeriu užpildo vielą atpalaiduoja suvirinimo proceso tarpo tikslumo reikalavimus, užpildydamas skirtingos sudėties vielą, pagerina suvirinimo metalurgines savybes, neleidžia susidaryti suvirinimo šiluminiams įtrūkimams ir poringumui. , bei pagerinti suvirinimo proceso stabilumą ir jungčių mechanines savybes.
Aliuminio lydinio lazerinio užpildo vielos suvirinimas pasižymi geros išvaizdos kokybe, proceso tarpų tikslumas yra mažesnis nei lazerinis savaime išsilydantis suvirinimas ir tt Jis dažniausiai naudojamas išoriniame korpuso paviršiuje, pvz., tarp viršutinio dangčio ir šoninio gaubto. , ir tarp bagažo skyriaus dangčio išorinės plokštės viršutinės ir apatinės plokštės. Taip pat yra keletas modelių, kad suvirinimo kokybė būtų aukštesnė, o aliuminio lydinio durims suvirinti naudojamas suvirinimas lazeriu.
3 aliuminio lydinio lazerinis lankinis kompozitinis suvirinimas
Lazerinis lankinis kompozitinis suvirinimas yra lazerio ir lanko 2 rūšių fizinės savybės, energijos perdavimo mechanizmas labai skiriasi nuo šilumos šaltinio kompozito kartu ir kartu suvirinamo ruošinio vaidmenyje ne tik suteikia visišką dviejų rūšių šilumą. yra jų atitinkamų pranašumų šaltinis, bet ir kompensuoja vienas kito trūkumus. Aliuminio lydinio lazerinio lankinio kompozito suvirinimo metu lankas gali nukreipti lazerio šilumos šaltinį, pagerinti aliuminio lydinio gebėjimą sugerti lazerį ir suvirinimo proceso energijos panaudojimą bei formuoti suvirinimo paviršių nei suvirinant lazeriu. Be to, lanko įvedimas gali labai sumažinti suvirinto ruošinio tvirtinimo tikslumą, o lankas turi praskiedimo poveikį lazerio suvirinimo plazmai, o tai gali sumažinti plazmos ekrano poveikį lazeriui. Lazeris vaidina svarbų vaidmenį stabilizuojant lanką, todėl lankas gali būti stabilizuotas suvirinant dideliu greičiu, o tai gali pagerinti jungties suvirinimo kokybę ir padidinti suvirinimo greitį.
Išvada
Aliuminio lydinio lazerinio suvirinimo pluošto energijos tankis iki 109W/cm2, tuo pačiu turi koncentruoto šildymo, terminio pažeidimo, suvirinimo gylio ir pločio santykio, suvirinimo deformacijos ir kt. privalumų, suvirinimo procesą lengva integruoti, automatizuoti, lankstinti , galima pasiekti didelio greičio ir didelio tikslumo suvirinimą, o suvirinimo procesui nereikia vakuuminės aplinkos, negauna rentgeno spindulių, ypač tinka sudėtingų konstrukcijų suvirinimui. Patraukliausia aliuminio suvirinimo lazeriu savybė yra didelis jo efektyvumas, o norint, kad šis aukštas efektyvumas būtų visapusiškas, būtina jį taikyti dideliam giluminio lydinio suvirinimo storiui. Todėl didelės galios lazerio tyrimai ir taikymas didelio storio giliai lydytam suvirinimui bus neišvengiama ateities plėtros tendencija. Didelio storio giluminio lydinio suvirinimas išryškina skylučių reiškinį ir jo poveikį suvirinimo akytumui, todėl skylių formavimo mechanizmas ir valdymas tampa vis populiaresni ir taps aktualia bendro susirūpinimo ir tyrimų problema pramonėje.
Lazerinio suvirinimo proceso stabilumo, suvirinimo siūlių formavimo ir suvirinimo kokybės gerinimas yra siekiami tikslai. Todėl bus toliau tobulinamos ir plėtojamos naujos technologijos, tokios kaip lazerinis lankinis kompozicinis procesas, užpildo vielos lazerinis suvirinimas, nenustatytas miltelinis lazerinis suvirinimas, dvigubo fokusavimo technologija, pluošto formavimas ir kt.
