Pada masa ini, dengan peningkatan dalam kerumitan saluran paip automotif, semakin banyak titik kimpalan, tidak dapat tidak membawa banyak masalah kimpalan api, sudah tentu, setiap kaedah kimpalan adalah untuk mempunyai kelebihan dan kekurangan mereka sendiri. Artikel ini untuk menganalisis kebolehlaksanaan saluran paip penghawa dingin kimpalan laser.
A bagaimana untuk menyelesaikan masalah kimpalan laser aloi aluminium
Hari ini, kimpalan laser digunakan secara meluas dalam industri pemesinan. Di samping itu, teknologi laser juga mempunyai ciri-ciri input haba kimpalan kecil, pengaruh kawasan haba kimpalan kecil, tidak mudah berubah bentuk, dan lain-lain. Oleh itu, ia telah mendapat perhatian khusus dalam bidang kimpalan aloi aluminium.
Sebaliknya, disebabkan oleh ciri pemprosesan aloi aluminium, terdapat beberapa kesukaran kimpalan dalam kimpalan laser aloi aluminium. Bagaimana untuk menyelesaikan masalah ini?
Masalah 1: Aloi aluminium mempunyai kadar penyerapan laser yang rendah.
Masalah ini disebabkan terutamanya oleh bahan aloi aluminium. Disebabkan oleh pemantulan awal yang tinggi dan kekonduksian haba yang tinggi bagi aloi aluminium kepada pancaran laser, aloi aluminium mempunyai penyerapan pancaran laser yang rendah sebelum lebur. Aloi aluminium mempunyai kesan pantulan yang kuat pada cahaya laser disebabkan oleh ketumpatan tinggi elektron bebas dalam aloi aluminium dalam keadaan pepejal, yang cenderung untuk berinteraksi dengan foton dalam rasuk dan memantulkan tenaga. Kajian telah menunjukkan bahawa pemantulan aloi aluminium adalah setinggi 90% untuk laser CO2 gas dan hampir 80% untuk laser pepejal. Pada masa yang sama, aloi aluminium mempunyai kekonduksian terma yang kuat, menyebabkan penyerapan cahaya laser yang rendah oleh aloi aluminium. Oleh itu, langkah-langkah yang sesuai mesti diambil untuk meningkatkan penyerapan cahaya laser oleh aloi aluminium.
Untuk masalah ini, penyelesaian terutamanya merangkumi aspek berikut.
1. Prarawatan permukaan bahan aloi aluminium. Aloi aluminium mempunyai tindak balas laser yang tinggi. Prarawatan yang sesuai permukaan aloi aluminium, seperti pengoksidaan anodik, penggilap elektrolitik, letupan pasir, letupan pasir, dll. boleh meningkatkan penyerapan tenaga sinaran pada permukaan dengan ketara. Kajian telah menunjukkan bahawa kecenderungan penghabluran aloi aluminium selepas penyingkiran filem oksida adalah lebih tinggi daripada aloi aluminium asal. Untuk tidak memusnahkan kemasan permukaan aloi aluminium, memudahkan proses kimpalan laser, anda boleh menggunakan proses kimpalan untuk meningkatkan suhu permukaan bahan kerja untuk meningkatkan penyerapan bahan laser.
2. Kurangkan saiz tempat dan tingkatkan ketumpatan kuasa laser. Dengan meningkatkan ketumpatan kuasa laser untuk meningkatkan penyerapan aloi aluminium kepada laser. Ketumpatan kuasa laser yang meningkat akan menjadikan kolam lebur kimpalan menghasilkan kesan lubang kecil, yang boleh meningkatkan bahan kepada kadar penyerapan laser.
3. Tukar struktur kimpalan, supaya pancaran laser dipantulkan berkali-kali dalam jurang untuk memudahkan kimpalan laser aloi aluminium. Bentuk sendi akan menjejaskan penyerapan laser. serong v dan serong persegi lebih kondusif untuk pembentukan lubang kunci daripada sambungan tanpa serong, supaya ketumpatan kuasa laser meningkat, dan penyerapan laser aloi aluminium meningkat.
Masalah 2: Mudah menghasilkan keliangan dan retak haba, proses kimpalan laser aloi aluminium terdedah kepada keliangan dan retak haba.
Keliangan adalah jenis kecacatan yang paling kerap dan paling penting dalam kimpalan laser aloi aluminium. Jenis keliangan boleh dibahagikan kepada 2 kategori.
Satu kelas disebabkan oleh kimpalan laser aloi aluminium dalam proses penyejukan keterlarutan hidrogen menurun secara mendadak, kandungan hidrogen aloi aluminium keadaan cair sehingga {{0}}.69mL/100g, pemejalan penyejukan kandungan hidrogen aloi aluminium sebanyak 0.036 mL/100g, pemendakan hidrogen terlebih tepu dan pembentukan liang hidrogen. Di samping itu, terdapat lapisan filem oksida pada permukaan aloi aluminium, dan air kristal pada permukaan aloi aluminium, udara dan lembapan dalam gas pelindung terus terurai menjadi hidrogen semasa kimpalan. Liang hidrogen ini dalam proses penyejukan pantas kimpalan laser aloi aluminium untuk melarikan diri, dan kekal dalam kimpalan untuk membentuk liang hidrogen.
Kategori lain adalah disebabkan oleh proses kimpalan laser yang dihasilkan oleh ketidakstabilan lubang kunci dan runtuh, logam cecair terlalu lewat untuk mengisi lubang yang terbentuk. Keliangan yang berlebihan akan mengurangkan ketumpatan kimpalan, mengurangkan kapasiti galas beban sendi, dan akan menjadikan kekuatan dan keplastikan sendi mempunyai tahap pengurangan yang berbeza.
Mengurangkan kimpalan laser aloi aluminium dalam kecacatan keliangan dalam beberapa langkah, seperti menukar trek berjalan pancaran laser, menggunakan ayunan rasuk ke kolam lebur untuk kacau, meningkatkan kemungkinan keliangan terlepas dari permukaan, penggunaan dawai pengisi atau serbuk aloi pengisi, serta penggunaan teknologi dwi-titik dan kimpalan komposit laser dan langkah-langkah lain boleh dicapai untuk mengurangkan kesan keliangan, tetapi sukar untuk dihapuskan dari akar. Kekonduksian haba aluminium agak baik, mengikut bahan aloi aluminium, ketebalan dan keadaan permukaan dalam proses kimpalan untuk menyesuaikan bentuk gelombang kuasa laser. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah sebelum hujung bentuk gelombang untuk kimpalan, juga boleh digunakan sebelum prapemanasan selepas bentuk gelombang penebat untuk kimpalan, adalah untuk mengurangkan titik tiupan dan keliangan memainkan peranan tertentu. Ia boleh mengurangkan keruntuhan liang yang tidak stabil, menukar sudut penyinaran pancaran laser, dan menggunakan medan magnet dalam kimpalan, tetapi juga boleh mengawal pori-pori yang dihasilkan dengan berkesan semasa proses kimpalan.
Sebab-sebab keretakan haba dalam kimpalan laser aloi aluminium terutamanya berkaitan dengan ciri-ciri dan proses kimpalannya sendiri. Pengecutan pemejalan aloi aluminium (sehingga 5%), tegasan kimpalan dan ubah bentuk, dan logam kimpalan dalam penghabluran di sepanjang sempadan butiran akan menghasilkan organisasi eutektik takat lebur yang rendah, supaya sempadan butiran daya ikatan menjadi lemah dalam tegasan tegangan di bawah tindakan pembentukan retakan panas.
Mengguna pakai kaedah mengisi serbuk dawai atau aloi boleh mengurangkan kecenderungan retak panas, dan mengawal kelajuan pemanasan dan penyejukan dengan melaraskan parameter proses kimpalan juga boleh mengurangkan kecenderungan retak panas. Apabila menggunakan laser YAG, input haba boleh dikawal dengan melaraskan bentuk gelombang nadi untuk meminimumkan keretakan kristal.
Masalah 3: Penurunan sifat mekanikal pautan yang dikimpal - melembutkan
Kehilangan unsur pengaloian yang terbakar semasa proses kimpalan mengurangkan sifat mekanikal pautan dikimpal aloi aluminium.
"Melembutkan" adalah fenomena pengurangan kekuatan dan kekerasan sambungan yang dikimpal. Apabila sambungan aloi aluminium kimpalan laser digunakan, tisu kimpalan dan zon terjejas haba bagi sambungan yang dikimpal mempunyai masalah kelembutan yang sama. Sebilangan besar kajian telah menunjukkan bahawa fenomena pelembutan kimpalan aloi aluminium sukar untuk dihapuskan secara asasnya, tetapi berbanding dengan kimpalan terlindung gas, kimpalan laser disebabkan oleh input haba yang dikurangkan, supaya zon pelunakan kimpalan lebih sempit. Kimpalan laser aloi aluminium dan kimpalan terlindung gas elektrod lebur berbanding dengan sambungan dikimpal laser, tahap "melembutkan" adalah lebih rendah, dan kekuatan tegangan dengan peningkatan kelajuan dan peningkatan kimpalan. Plasma pada proses kimpalan kesan tenaga pengionan unsur aluminium adalah rendah, kimpalan laser lebih cenderung untuk membentuk plasma logam, plasma disebabkan oleh pembiasan laser, pesongan, sekali gus mengubah titik fokus kedudukan pancaran laser, jadi bahawa nisbah kedalaman kimpalan dikurangkan, menjejaskan kualiti sambungan dikimpal. Mengamalkan kaedah serbuk pra-kedudukan pada permukaan bahan kerja untuk melemahkan pengembangan plasma dalam arah ketinggian lompatan, supaya plasma pada permukaan bahan kerja dapat mengekalkan kestabilan relatif amplitud lompatan.
Liang-liang yang tidak stabil dalam proses kimpalan aloi aluminium membawa kepada penurunan dalam sifat mekanikal sambungan yang dikimpal. Aloi aluminium terutamanya termasuk Zn, Mg dan Al. Dalam proses kimpalan, takat didih aluminium adalah lebih tinggi daripada dua unsur lain. Oleh itu, beberapa unsur pengaloian dengan takat didih yang rendah boleh ditambah apabila mengimpal unsur aloi aluminium, yang kondusif untuk pembentukan lubang kecil dan ketegasan kimpalan.
Dua teknologi kimpalan laser aloi aluminium
1 kimpalan lebur diri laser aloi aluminium
Kimpalan lebur diri laser merujuk kepada pancaran laser ketumpatan tenaga tinggi sebagai sumber haba, kesan ke permukaan bahan asas, supaya bahan asas itu sendiri cair, pembentukan kaedah kimpalan sambungan dikimpal. Untuk kimpalan laser aloi aluminium, permukaan aloi aluminium pemantulan laser adalah tinggi, kimpalan memerlukan kuasa laser yang lebih besar; diameter titik laser adalah kecil, keperluan ketepatan alat kimpalan adalah tinggi, nilai toleransi jurang bahagian adalah rendah, biasanya memerlukan nilai jurang bahagian 0.2mm berikut; proses kimpalan pemanasan dan kelajuan penyejukan, kecacatan keliangan kimpalan, ketumpatan tenaga laser tertumpu, kesan lubang kunci dengan mudah membawa kepada cekung kimpalan dan fenomena tepi menggigit. Fenomena kelebihan menggigit, oleh itu, parameter proses kimpalan mempunyai keperluan yang tinggi. Kimpalan lebur sendiri laser dalam kimpalan aloi aluminium mencerminkan kelebihan kualiti kimpalan yang baik, kelajuan kimpalan yang cepat dan automasi yang mudah, dan digunakan secara meluas dalam industri automotif. Dalam industri kenderaan elektrik, pengedap shell bateri kuasa digunakan terutamanya dalam kimpalan cair diri laser aloi aluminium. Sebuah perusahaan kenderaan tenaga baharu dalam badan aluminium, pemasangan pintu dan bahagian sisi komponen struktur kimpalan juga digunakan dalam kimpalan gabungan laser aloi aluminium.
2 Kimpalan dawai pengisi laser aloi aluminium
Kimpalan wayar pengisi laser dalam laser masih sebagai sumber haba utama untuk mencairkan logam yang dikimpal, tetapi penggunaan peranti suapan wayar automatik ke kolam lebur secara berterusan dimasukkan ke dalam logam pengisi untuk mencapai proses sambungan metalurgi. Berbanding dengan kimpalan lebur diri laser, kimpalan wayar pengisi laser melegakan keperluan ketepatan jurang proses kimpalan, dengan mengisi dawai komposisi yang berbeza, untuk meningkatkan sifat metalurgi kimpalan, untuk mengelakkan penjanaan retak terma kimpalan dan keliangan. , dan untuk meningkatkan kestabilan proses kimpalan dan sifat mekanikal sendi.
Kimpalan dawai pengisi laser aloi aluminium mempunyai ciri-ciri kualiti penampilan yang baik, ketepatan jurang proses lebih longgar daripada kimpalan cair sendiri laser, dan lain-lain. Ia biasanya digunakan dalam permukaan penampilan badan, seperti antara penutup atas dan penutup sisi. , dan antara panel atas dan bawah plat luar penutup petak bagasi. Terdapat juga beberapa model untuk mendapatkan kualiti kimpalan yang lebih tinggi dan penggunaan kimpalan wayar pengisi laser untuk mengimpal pintu aloi aluminium.
3 laser aloi aluminium - kimpalan komposit arka
Laser - kimpalan komposit arka adalah laser dan arka 2 jenis sifat fizikal, mekanisme pemindahan tenaga sangat berbeza daripada komposit sumber haba bersama-sama, dan bersama-sama dalam peranan bahan kerja yang dikimpal, bukan sahaja memberikan permainan penuh kepada 2 jenis haba sumber kelebihan masing-masing, tetapi juga menebus kekurangan masing-masing. Dalam laser aloi aluminium - kimpalan komposit arka, arka boleh membimbing sumber haba laser, meningkatkan aloi aluminium pada keupayaan penyerapan laser dan penggunaan tenaga proses kimpalan, dan membentuk permukaan kimpalan daripada kimpalan cair sendiri laser. Di samping itu, pengenalan arka boleh mengurangkan ketepatan pemasangan bahan kerja yang dikimpal, manakala arka mempunyai kesan pencairan pada plasma kimpalan laser, yang boleh mengurangkan kesan perisai plasma pada laser. Laser memainkan peranan penting dalam penstabilan arka, supaya arka dapat distabilkan dalam kimpalan berkelajuan tinggi pada sendi, yang boleh meningkatkan kualiti kimpalan sendi dan meningkatkan kelajuan kimpalan.
Kesimpulan
Ketumpatan tenaga rasuk kimpalan laser aloi aluminium sehingga 109W/cm2, pada masa yang sama mempunyai kelebihan pemanasan tertumpu, kerosakan haba, kedalaman kimpalan dan nisbah lebar, ubah bentuk kimpalan, dan lain-lain, proses kimpalan mudah disepadukan, automasi, fleksibiliti , kimpalan berkelajuan tinggi dan berketepatan tinggi boleh dicapai, dan proses kimpalan tidak memerlukan persekitaran vakum, tidak menghasilkan sinar-X, terutamanya sesuai untuk kimpalan ketepatan tinggi struktur kompleks. Ciri yang paling menarik bagi kimpalan laser aluminium ialah kecekapannya yang tinggi, dan untuk memberikan permainan penuh kepada kecekapan tinggi ini, ia perlu diterapkan pada ketebalan besar kimpalan gabungan dalam. Oleh itu, penyelidikan dan penggunaan laser berkuasa tinggi untuk kimpalan gabungan dalam ketebalan besar akan menjadi trend pembangunan masa depan yang tidak dapat dielakkan. Kimpalan gabungan dalam dengan ketebalan besar menyerlahkan fenomena lubang jarum dan kesannya terhadap keliangan kimpalan, jadi mekanisme pembentukan dan kawalan lubang jarum menjadi semakin popular dan akan menjadi isu hangat yang menjadi perhatian dan penyelidikan umum dalam industri.
Meningkatkan kestabilan proses kimpalan laser, pembentukan kimpalan dan kualiti kimpalan adalah matlamat yang diusahakan. Oleh itu, teknologi baharu seperti proses komposit arka laser, kimpalan laser wayar pengisi, kimpalan laser serbuk bukan pratetap, teknologi dwi-fokus, pembentukan rasuk, dan lain-lain akan ditambah baik dan dibangunkan.
