Şu anda, otomotiv boru hattının karmaşıklığının artmasıyla birlikte, giderek daha fazla kaynak noktası kaçınılmaz olarak birçok alevli kaynak problemini de beraberinde getiriyor, elbette her kaynak yönteminin kendi avantajları ve dezavantajları var. Bu makale lazer kaynaklı klima boru hattının fizibilitesini analiz etmek içindir.
Alüminyum alaşımlı lazer kaynak probleminin nasıl çözüleceği
Günümüzde lazer kaynak, talaşlı imalat endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ek olarak, lazer teknolojisi aynı zamanda küçük kaynak ısı girişi, küçük kaynak ısı alanı etkisi, deforme edilmesi kolay olmayan vb. özelliklere de sahiptir. Bu nedenle, alüminyum alaşımlı kaynak alanında özel ilgi görmüştür.
Öte yandan alüminyum alaşımının işlenme özellikleri nedeniyle alüminyum alaşımı lazer kaynağında bazı kaynak zorlukları yaşanmaktadır. Bu sorunlar nasıl çözülür?
Problem 1: Alüminyum alaşımının lazer emilim oranı düşüktür.
Bu problem esas olarak alüminyum alaşımlı malzemeden kaynaklanmaktadır. Alüminyum alaşımının lazer ışınına karşı yüksek başlangıç yansıtması ve yüksek termal iletkenliği nedeniyle, alüminyum alaşımının erimeden önce lazer ışınını emmesi düşüktür. Alüminyum alaşımları, katı hal durumunda alüminyum alaşımı içindeki serbest elektronların yüksek yoğunluğu nedeniyle lazer ışığı üzerinde güçlü bir yansıma etkisine sahiptir; bu, ışındaki fotonlarla etkileşime girme ve enerjiyi yansıtma eğilimindedir. Çalışmalar, alüminyum alaşımlarının yansıtıcılığının gazlı CO2 lazerler için %90'a kadar yüksek, katı lazerler için ise %80'e yakın olduğunu göstermiştir. Aynı zamanda, alüminyum alaşımları güçlü termal iletkenliğe sahiptir, bu da lazer ışığının alüminyum alaşımları tarafından düşük oranda emilmesine neden olur. Bu nedenle, lazer ışığının alüminyum alaşımları tarafından emiliminin arttırılması için uygun önlemlerin alınması gerekmektedir.
Bu sorun için çözüm temel olarak aşağıdaki hususları içerir:.
1. Alüminyum alaşımlı malzemelerin yüzey ön işlemi. Alüminyum alaşımı yüksek lazer tepkisine sahiptir. Anodik oksidasyon, elektrolitik parlatma, kumlama, kumlama vb. gibi alüminyum alaşımlı yüzeyin uygun ön işlemi, yüzeydeki radyant enerjinin emilimini önemli ölçüde artırabilir. Çalışmalar, alüminyum alaşımının oksit filminin çıkarılmasından sonra kristalleşme eğiliminin orijinal alüminyum alaşımına göre daha yüksek olduğunu göstermiştir. Alüminyum alaşımının yüzey kaplamasını bozmamak, lazer kaynak işlemini basitleştirmek için, malzemenin lazer emilimini artırmak amacıyla iş parçasının yüzey sıcaklığını artırmak için kaynak işlemini kullanabilirsiniz.
2. Spot boyutunu azaltın ve lazer gücü yoğunluğunu artırın. Alüminyum alaşımının lazere emilimini artırmak için lazer güç yoğunluğunu artırarak. Artan lazer gücü yoğunluğu, kaynak erimiş havuzunun, malzemeyi lazer emme oranına büyük ölçüde artırabilecek küçük bir delik efekti üretmesini sağlayacaktır.
3. Alüminyum alaşımının lazerle kaynaklanmasını kolaylaştırmak için lazer ışınının boşlukta birçok kez yansıtılması için kaynak yapısını değiştirin. Eklemin şekli lazerin emilimini etkileyecektir. V-eğim ve kare eğim, eğimsiz bağlantılara göre anahtar deliği oluşumuna daha elverişlidir, böylece lazer güç yoğunluğu artar ve alüminyum alaşımının lazer emilimi artar.
Problem 2: Gözeneklilik ve termal çatlakların üretilmesi kolaydır, alüminyum alaşımlı lazer kaynak işlemi gözenekliliğe ve termal çatlaklara eğilimlidir.
Gözeneklilik, alüminyum alaşımlı lazer kaynağında en sık görülen ve en önemli kusur türüdür. Gözeneklilik türleri 2 kategoriye ayrılabilir.
A sınıfı, hidrojen çözünürlüğünün soğutma işleminde alüminyum alaşımlı lazer kaynağı nedeniyle keskin bir şekilde düşer, erimiş haldeki alüminyum alaşımı hidrojen içeriği {{0}.69mL/100g'ye kadar, alüminyum alaşımının hidrojen içeriğinin soğutulması 0.036'ya kadar mL/100g, aşırı doymuş hidrojen çökelmesi ve hidrojen gözeneklerinin oluşumu. Ek olarak, alüminyum alaşımının yüzeyinde bir oksit film tabakası vardır ve alüminyum alaşımının yüzeyindeki kristal su, koruyucu gazdaki hava ve nem, kaynak sırasında doğrudan hidrojene ayrışır. Alüminyum alaşımlı lazer kaynağının hızlı soğuma işleminde bu hidrojen gözenekleri kaçar ve kaynakta kalarak hidrojen gözenekleri oluşturur.
Diğer bir kategori ise anahtar deliği kararsızlığı ve çökmesi nedeniyle oluşan lazer kaynak işlemi nedeniyle sıvı metalin oluşan delikleri doldurmak için çok geç kalmasıdır. Aşırı gözeneklilik, kaynağın yoğunluğunu azaltacak, bağlantının yük taşıma kapasitesini azaltacak ve bağlantının mukavemetinin ve plastisitesinin farklı derecelerde azalmasına neden olacaktır.
Lazer ışınının yürüme yolunu değiştirmek, karıştırmak için erimiş havuza ışın salınımını kullanmak, yüzeyden kaçan gözeneklilik olasılığını artırmak gibi bir dizi önlemle gözeneklilik kusurlarındaki alüminyum alaşımlı lazer kaynağını azaltın, gözenekliliğin etkisini azaltmak için dolgu teli veya dolgu alaşımı tozunun yanı sıra çift nokta teknolojisi ve lazer kompozit kaynağı ve diğer önlemlerin kullanılmasıyla elde edilebilir, ancak bunu kökten ortadan kaldırmak zordur. Alüminyumun termal iletkenliği, lazer gücü dalga biçimini ayarlamak için kaynak işlemindeki alüminyum alaşımının malzemesine, kalınlığına ve yüzey durumuna göre nispeten iyidir. Kaynak için dalga formunun ucundan önceki şekilde gösterildiği gibi, kaynak için izolasyon dalga formunun ardından ön ısıtmadan önce de kullanılabilir, üfleme noktasını azaltmak ve gözeneklilik belirli bir rol oynar. Gözeneklerin kararsız çöküşünü azaltabilir, lazer ışınının ışınlama açısını değiştirebilir ve kaynakta manyetik alan uygulayabilir, aynı zamanda kaynak işlemi sırasında oluşan gözenekleri etkili bir şekilde kontrol edebilir.
Alüminyum alaşımlı lazer kaynağında termal çatlamanın nedeni esas olarak kendi özellikleri ve kaynak işlemi ile ilgilidir. Alüminyum alaşımının katılaşma büzülmesi (% 5'e kadar), kaynak gerilimi ve deformasyonu ve tane sınırları boyunca kristalleşmedeki kaynak metali, düşük erime noktalı ötektik bir organizasyon üretecek, böylece bağlanma kuvvetinin tane sınırları çekme geriliminde zayıflayacaktır. sıcak çatlak oluşumunun etkisi altında.
Tel veya alaşım tozu doldurma yönteminin benimsenmesi sıcak çatlama eğilimini azaltabilir ve kaynak işlemi parametrelerini ayarlayarak ısıtma ve soğutma hızının kontrol edilmesi de sıcak çatlama eğilimini azaltabilir. YAG lazer kullanıldığında ısı girişi, kristal çatlamasını en aza indirecek şekilde darbe dalga biçimini ayarlayarak kontrol edilebilir.
Problem 3: Kaynaklı bağlantıların mekanik özelliklerinde azalma - yumuşama
Kaynak işlemi sırasında alaşım elementlerinin yanma kaybı, alüminyum alaşımlı kaynaklı bağlantıların mekanik özelliklerini azaltır.
"Yumuşama", kaynaklı bağlantıların mukavemetinin ve sertliğinin azalması olgusudur. Lazer kaynaklı alüminyum alaşımlı bağlantılar kullanıldığında, kaynaklı bağlantıların kaynak dokusu ve ısıdan etkilenen bölgesi aynı yumuşama problemine sahiptir. Çok sayıda çalışma, alüminyum alaşımlı kaynakta yumuşama olgusunun temel olarak ortadan kaldırılmasının zor olduğunu, ancak gaz korumalı kaynakla karşılaştırıldığında, lazer kaynağının azaltılmış ısı girişi nedeniyle kaynak yumuşama bölgesinin daha dar olduğunu göstermiştir. Alüminyum alaşımlı lazer kaynak ve eritme elektrotlu gaz korumalı kaynak, lazer kaynaklı bağlantılarla karşılaştırıldığında, "yumuşama" derecesi daha düşüktür ve kaynak hızının artması ve artmasıyla çekme mukavemeti artar. Plazma, alüminyum elemanın iyonizasyon enerjisinin kaynak işlemi üzerindeki etkisi düşüktür, lazer kaynağının metal bir plazma oluşturma olasılığı daha yüksektir, plazma, lazer kırılmasından, sapmadan kaynaklanır, dolayısıyla lazer ışınının odak noktasının konumu değişir, bu nedenle kaynak derinliği oranının azalması, kaynaklı bağlantıların kalitesini etkiler. Atlamanın yükseklik yönünde plazmanın genleşmesini azaltmak için iş parçasının yüzeyinde önceden konumlandırılmış toz yöntemini benimseyin, böylece iş parçasının yüzeyindeki plazma atlama genliğinin göreceli stabilitesini koruyabilir.
Alüminyum alaşımlı kaynak işleminde kararsız gözenekler, kaynaklı bağlantının mekanik özelliklerinin azalmasına neden olur. Alüminyum alaşımı esas olarak Zn, Mg ve Al içerir. Kaynak işleminde alüminyumun kaynama noktası diğer iki elemente göre daha yüksektir. Bu nedenle, alüminyum alaşımlı elementlerin kaynaklanması sırasında küçük deliklerin oluşmasına ve kaynağın sağlamlığına yardımcı olan düşük kaynama noktasına sahip bazı alaşım elementleri eklenebilir.
İki alüminyum alaşımlı lazer kaynak teknolojisi
1 alüminyum alaşımlı lazer kendiliğinden eriyen kaynak
Lazer kendiliğinden eriyen kaynak, bir ısı kaynağı olarak yüksek enerji yoğunluğundaki lazer ışınını, taban malzemesinin yüzeyine etki ederek taban malzemesinin kendisinin erimesini, kaynaklı bağlantıların kaynak yönteminin oluşturulmasını ifade eder. Alüminyum alaşımlı lazer kaynağı için, lazer yansıtıcılığının alüminyum alaşımlı yüzeyi yüksektir, kaynak daha büyük bir lazer gücü gerektirir; lazer nokta çapı küçüktür, kaynak aletinin hassasiyet gereksinimleri yüksektir, parça aralığının tolerans değeri düşüktür, genellikle aşağıdaki 0.2mm parça aralığı değerini gerektirir; Isıtma ve soğutma hızının kaynak işlemi, gözeneklilik kusurlarının kaynağı, lazer enerji yoğunluğunun konsantrasyonu, anahtar deliği etkisinin kaynak içbükeyliğine ve ısırma kenarları olgusuna yol açması kolaydır, bu nedenle kaynak işlemi için lazer ışın, yüksek enerji yoğunluğuna sahip bir lazer ışını ısı kaynağıdır. Bu nedenle, keskin kenar olgusu kaynak işlemi parametrelerinin yüksek gereksinimlere sahip olmasını gerektirir. Alüminyum alaşımlı kaynaklarda lazerle kendiliğinden eriyen kaynak, iyi kaynak kalitesi, hızlı kaynak hızı ve kolay otomasyon avantajlarını yansıtır ve otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılır. Elektrikli araç endüstrisinde, güç aküsü kabuğunun sızdırmazlığı esas olarak alüminyum alaşımlı lazer kendiliğinden eriyen kaynakta kullanılır. Yeni enerji taşıt işletmelerinde alüminyum gövde, kapı montajı ve yan yapısal bileşenlerin kaynağında da alüminyum alaşımlı lazer füzyon kaynağı kullanılmaktadır.
2 Alüminyum alaşımlı lazer dolgu teli kaynağı
Lazerde lazer dolgu tel kaynağı, kaynaklı metali eritmek için hala ana ısı kaynağı olarak kullanılır, ancak metalurjik bağlantı işlemini gerçekleştirmek için erimiş havuza otomatik tel besleme cihazının sürekli olarak dolgu metaline beslenmesi kullanılır. Lazerle kendiliğinden eriyen kaynakla karşılaştırıldığında, lazer dolgu teli kaynağı, kaynağın metalurjik özelliklerini iyileştirmek, kaynak termal çatlaklarının ve gözenekliliğin oluşmasını önlemek için, farklı bileşimlerdeki telleri doldurarak kaynak işlemi boşluk doğruluğu gereksinimlerini rahatlatır. ve kaynak işleminin stabilitesini ve bağlantıların mekanik özelliklerini iyileştirmek.
Alüminyum alaşımlı lazer dolgu tel kaynağı, iyi görünüm kalitesi özelliklerine sahiptir, işlem boşluğu hassasiyeti, lazer kendiliğinden eriyen kaynaktan daha gevşektir, vb. Genellikle üst kapak ile yan muhafaza arasında olduğu gibi gövdenin görünüm yüzeyine uygulanır. ve bagaj bölmesi örtüsünün dış plakasının üst ve alt panelleri arasında. Daha yüksek kaynak kalitesi elde etmek ve alüminyum alaşımlı kapılara kaynak yapmak için lazer dolgu tel kaynağının kullanılması amacıyla bazı modeller de bulunmaktadır.
3 alüminyum alaşımlı lazer - ark kompozit kaynak
Lazer - ark kompozit kaynak, lazer ve arkın 2 çeşit fiziksel özelliğidir, enerji aktarım mekanizması, ısı kaynağı kompozitinden çok farklıdır ve birlikte kaynaklı iş parçasının rolünde, sadece 2 çeşit ısıya tam anlamıyla yer vermekle kalmaz, birbirlerine göre üstünlüklerinin kaynağı olmakla birlikte, aynı zamanda birbirlerinin eksikliklerini de tamamlamaktadırlar. Alüminyum alaşımlı lazer ark kompozit kaynağında ark, lazer ısı kaynağını yönlendirebilir, alüminyum alaşımın lazer emme kabiliyetini ve kaynak işlemi enerji kullanımını geliştirebilir ve lazerle kendiliğinden eriyen kaynağa göre kaynak yüzeyi şekillendirebilir. Ek olarak, arkın eklenmesi, kaynaklı iş parçasının montaj doğruluğunu büyük ölçüde azaltabilirken ark, lazer kaynak plazması üzerinde plazmanın lazer üzerindeki koruyucu etkisini azaltabilen bir seyreltme etkisine sahiptir. Lazer, arkın stabilizasyonunda önemli bir rol oynar, böylece ark, bağlantı yerindeki yüksek hızlı kaynakta stabilize edilebilir, bu da bağlantının kaynak kalitesini artırabilir ve kaynak hızını artırabilir.
Çözüm
109W/cm2'ye kadar alüminyum alaşımlı lazer kaynak ışını enerji yoğunluğu, aynı zamanda konsantre ısıtma, termal hasar, kaynak derinliği ve genişlik oranı, kaynak deformasyonu vb. avantajlara sahiptir, kaynak işleminin entegrasyonu kolaydır, otomasyon, esnekleştirme , yüksek hızlı ve yüksek hassasiyette kaynak elde edilebilir ve kaynak işlemi vakum ortamı gerektirmez, X ışını üretmez, özellikle karmaşık yapıların yüksek hassasiyette kaynaklanması için uygundur. Alüminyum lazer kaynağının en çekici özelliği yüksek verimliliğidir ve bu yüksek verime tam anlamıyla ulaşabilmek için derin füzyon kaynağının geniş kalınlığına uygulanması gerekir. Bu nedenle, büyük kalınlıkta derin füzyon kaynağı için yüksek güçlü lazerin araştırılması ve uygulanması, gelecekteki gelişimin kaçınılmaz eğilimi olacaktır. Büyük kalınlıkta derin füzyon kaynağı, iğne deliği fenomenini ve bunun kaynak gözenekliliği üzerindeki etkisini vurgular, böylece iğne deliklerinin oluşum mekanizması ve kontrolü giderek daha popüler hale gelir ve endüstride genel ilgi ve araştırmaların sıcak bir konusu haline gelecektir.
Lazer kaynak prosesinin stabilitesinin, kaynak oluşumunun ve kaynak kalitesinin iyileştirilmesi takip edilen hedeflerdir. Bu nedenle, lazer ark kompozit işlemi, dolgu teli lazer kaynağı, önceden ayarlanmamış toz lazer kaynağı, çift odaklı teknoloji, ışın şekillendirme vb. gibi yeni teknolojiler daha da iyileştirilecek ve geliştirilecektir.
