Lazerinio suvirinimo technologijos taikymas aliuminio lydinių suvirinimui

Aliuminio lydinio naudojimas pakeičiant tradicinį automobilio plieną yra vienas iš svarbių būdų, kaip suvokti automobilio lengvumą. Tačiau dėl aliuminio lydinio, pasižyminčio geru šilumos laidumu ir dideliu linijinio plėtimosi koeficientu, savybių, suvirinant kyla tam tikrų problemų:

1) Aliuminio lydinio suvirintos jungtys rimtai suminkštėja, mažas stiprumo koeficientas;

2) Aliuminio lydinį lengva oksiduoti, kad būtų pagaminta ugniai atspari oksido plėvelė (Al2O3, lydymosi temperatūra yra 2060 laipsnių), kuriai reikia naudoti didelio galingumo tankio suvirinimo procesą;

3) Lengvai susidaro poras;

4) Linijinis plėtimosi koeficientas yra didelis, lengvai susidaro suvirinimo deformacija ir suvirinimo įtrūkimai;

5) Šilumos laidumas ir savitoji šilumos talpa yra dideli, o šilumos įvedimas yra 2–4 ​​kartus didesnis nei suvirinto plieno.

Todėl norint gauti aukštos kokybės aliuminio lydinio suvirinimo jungtis, reikalingas didelis energijos tankis, mažas suvirinimo šilumos įdėjimas ir didelis suvirinimo greitis, tarp kurių lazerinis suvirinimas yra viena perspektyviausių aliuminio lydinio suvirinimo technologijų.

Lazerinis suvirinimas yra efektyvus ir tikslus suvirinimo būdas, naudojant didelio energijos tankio lazerio spindulį kaip šilumos šaltinį, pasižymintį dideliu greičiu, dideliu skverbimu, maža deformacija, geru apdorojimo lankstumu ir lengvu automatizavimu, kai naudojamas aliuminio lydinio suvirinimui. Jis buvo plačiai naudojamas kosmoso, automobilių gamybos ir lengvosios pramonės elektronikos ir kitose srityse, tačiau jis naudojamas aliuminio lydinio suvirinimui lazeriu. Taip pat yra tam tikrų problemų ir sunkumų.

1.1 Aliuminio lydinys turi labai mažą lazerio absorbcijos greitį

Aliuminio lydinys turi stiprų lazerį atspindintį poveikį, kuris atsiranda dėl didelio laisvųjų elektronų tankio aliuminio lydinio kietajame būvyje, kuris lengvai atspindi energiją su fotonu pluošte. Tyrimai rodo, kad aliuminio lydinio atspindys dujiniam CO2 lazeriui yra net 90%, o kietojo lazerio atspindys yra beveik 80%. Tuo pačiu metu aliuminio lydinys turi stiprų šilumos laidumą, todėl aliuminio lydinio lazerio sugerties greitis yra labai mažas. Todėl reikia imtis atitinkamų priemonių aliuminio lydinio lazerio sugerties greičiui pagerinti.

Optimizavimo priemonės:

1) Didinant lazerio galios tankį, siekiant pagerinti aliuminio lydinio lazerio absorbciją. Lazerio galios tankio padidėjimas suvirinimo baseine sukels nedidelį skylės efektą, o tai gali labai pagerinti medžiagos absorbcijos greitį į lazerį.

2) Atlikite atitinkamą išankstinio paviršiaus apdorojimo procesą. Aliuminio lydinio lazerio absorbcijai palyginti buvo naudojamas elektrolitinis poliravimas, anodavimas ir smėliavimas. Nustatyta, kad aliuminio lydinio paviršių anodavimas ir smėliavimas gali žymiai pagerinti lazerio sugertį.

3) Taip pat nustatyta, kad sąnario forma turės įtakos lazerio absorbcijai. V formos nuožulnus ir kvadratinis nuožulnumas yra palankesni raktų skylučių formavimuisi nei nekampinės jungtys, taip pat didėja lazerio galios tankis ir aliuminio lydinio lazerio sugerties greitis.

1.2 Lengvai formuojamos poros

Poros yra labiausiai paplitęs ir svarbiausias aliuminio lydinio suvirinimo lazeriu defektas. Porų tipus galima suskirstyti į dvi kategorijas. Viena iš jų yra ta, kad dėl smarkiai sumažėjusio vandenilio tirpumo aliuminio lydinio suvirinimo lazeriu aušinimo procese vandenilio kiekis išlydytame aliuminio lydinyje gali siekti {{0}},69 ml/100 g, vandenilio kiekis aliuminio lydinio po aušinimo ir sukietėjimo yra 0,036 ml/100 g, o persotintas vandenilis nusėda, sudarydamas vandenilio poras. Be to, aliuminio lydinio paviršiuje yra oksido plėvelė, o kristaliniame vandenyje esantis vanduo, oras ir apsauginės dujos aliuminio lydinio paviršiuje suvirinimo metu tiesiogiai skyla į vandenilį. Šios vandenilio poros yra per vėlu išbėgti per greitą aliuminio lydinių suvirinimo lazeriu aušinimo procesą ir lieka suvirinimo siūlėje, kad susidarytų vandenilio poros. Kitas yra dėl lazerinio suvirinimo procese susidariusios rakto skylutės nestabilumo ir griūties, o skystas metalas neturi laiko užpildyti skylės. Dėl per didelio poringumo sumažės suvirinimo siūlės tankis, sumažės jungties laikomoji galia, sumažės jungties stiprumas ir plastiškumas įvairiais laipsniais. Aliuminio lydinio suvirinimo lazeriu akytumo defektams sumažinti yra daug priemonių, pvz., lazerio spindulio ėjimo takelio keitimas, pluošto svyravimai išlydytam baseinui maišyti, poringumo ištekėjimo iš paviršiaus galimybė, vielos ar lydinio naudojimas. milteliai, o naudojant dvigubo taško technologiją ir lazerinį kompozitinį suvirinimą galima pasiekti poringumo mažinimo efektą, tačiau jį sunku iš esmės pašalinti.

1.3 Polinkis į karštą įtrūkimą

Aliuminio lydinio suvirinimo lazeriu atsiradimo karšto įtrūkimo priežastis daugiausia susijusi su jo savybėmis ir suvirinimo procesu. Aliuminio lydinio kietėjimo metu susitraukimo greitis yra didelis (iki 5%), suvirinimo įtempis ir deformacija yra dideli, o suvirinimo metalas kristalizacijos metu išilgai grūdelių ribos sudarys žemos lydymosi temperatūros eutektinę struktūrą, kad grūdelių riba rišamoji jėga susilpnėja, o veikiant tempimui susidaro karšti įtrūkimai. Karštų įtrūkimų polinkį galima sumažinti užpildant vielą arba lydinio miltelius, o karšto įtrūkimo tendenciją taip pat galima sumažinti koreguojant suvirinimo proceso parametrus, kad būtų galima valdyti šildymo ir aušinimo greitį.

1.4 Suvirinimo struktūros ir šilumos poveikio zonos minkštinimas

„Minkštėjimas“ yra suvirintų jungčių stiprumo ir kietumo sumažėjimo reiškinys. Naudojant lazerinio suvirinimo aliuminio lydinio jungtį, suvirinimo jungties struktūra ir šilumos paveikta zona taip pat turi minkštėjimo problemų. Daugybė tyrimų parodė, kad aliuminio lydinio suvirinimo minkštėjimo reiškinį sunku iš esmės pašalinti, tačiau lyginant su suvirinimu su dujomis, suvirinimas lazeriu sumažina šilumos įvedimą ir siaurina suvirinimo siūlės minkštėjimo zoną. Palyginti su MIG suvirinimu, lazeriu suvirintų aliuminio lydinių jungčių „minkštėjimo“ laipsnis yra mažesnis, o tempiamasis stipris didėja didėjant suvirinimo greičiui. Plazmos įtaka suvirinimo procesui Aliuminio elemento jonizacijos energija yra maža, suvirinant lazeriu lengviau formuoti metalo plazmą, plazmą, kurią sukelia lazerio lūžis ir deformacija, taip keičiant lazerio spindulio židinį, kad suvirinimo siūlės prasiskverbimo santykis sumažėtų, turinčios įtakos suvirinimo jungties kokybei. Iš anksto nustatant miltelius ant ruošinio paviršiaus, susilpnėja plazmos plėtimasis ir pulsavimas aukščio kryptimi, todėl plazma gali išlaikyti gana stabilią pulsacijos amplitudę ruošinio paviršiuje.

2.1 Aliuminio lydinio lazerinis savaiminio lydymosi suvirinimas

Lazerinis savaiminio lydymosi suvirinimas reiškia didelio energijos tankio lazerio spindulį kaip šilumos šaltinį, veikiantį pagrindinės medžiagos paviršių, todėl pati pagrindinė medžiaga išsilydo, sudarydama suvirinimo jungties suvirinimo metodą. Aliuminio lydinio suvirinimui lazeriu, aliuminio lydinio paviršius turi didelį atspindį lazeriui, o suvirinimo metu reikalinga didelė lazerio galia. Lazerio taško skersmuo yra mažas, suvirinimo įrangos tikslumas yra didelis, o dalių tarpo tolerancijos vertė yra maža, o dalių tarpo vertė paprastai turi būti mažesnė nei 0. 2 mm. Suvirinimo proceso metu kaitinimo ir aušinimo greitis yra greitas, suvirinimo poringumo defektų yra daug, lazerio energijos tankis yra koncentruotas, o rakto skylutės efektas lengvai sukelia suvirinimo įgaubimo ir krašto įkandimo reiškinį, todėl suvirinimo proceso parametrai turi didesni reikalavimai. Aliuminio lydinio suvirinimas lazeriu 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 pagamintas iš aliuminio lydinio savaiminio suvirinimo lazeriu. Buitinės naujos energijos automobilių įmonės aliuminio korpuse durelių mazgas ir šoninės sienelės konstrukcija taip pat suvirinta iš aliuminio lydinio savaiminio suvirinimo lazeriu.

2.2 Aliuminio lydinio lazerinės vielos užpildymo suvirinimas

Suvirinant lazeriu, lazeris vis dar naudojamas kaip pagrindinis šilumos šaltinis suvirintam metalui lydyti, tačiau automatinis vielos padavimo įtaisas naudojamas nuolatiniam užpildymo metalui tiekti į lydalo baseiną, kad būtų pasiektas metalurginio sujungimo procesas. Palyginti su lazeriniu savaiminio lydymosi suvirinimu, lazerinės vielos užpildymo suvirinimas sušvelnino suvirinimo proceso tarpo tikslumo reikalavimus, užpildydamas skirtingus suvirinimo vielos komponentus, pagerino suvirinimo metalurgines savybes, apsaugo nuo suvirinimo karštų įtrūkimų ir porų, pagerino suvirinimo proceso stabilumas ir jungties mechaninės savybės.

Aliuminio lydinio lazerinis suvirinimas vielos turi geros išvaizdos ypatybes, proceso tarpų tikslumas yra mažesnis nei lazerinis savaiminio lydymosi suvirinimas ir tt Jis dažniausiai naudojamas išoriniame korpuso paviršiuje, pvz., tarp viršutinio dangčio ir šoninės sienelės. , ir tarp viršutinės ir apatinės lagamino dangčio plokščių. Taip pat yra keletas modelių, kad suvirinimo kokybė būtų aukštesnė ir aliuminio lydinio durims suvirinti naudojamas lazerinis suvirinimas.

2.3 Aliuminio lydinio lazerinis lankinis kompozitinis suvirinimas

Lazerinis lankinis kompozitinis suvirinimas yra dviejų rūšių lazerio ir lanko šilumos šaltinių, turinčių skirtingas fizines savybes ir energijos perdavimo mechanizmą, derinys, kartu veikiantis suvirintose dalyse. „It Abi“ visiškai išnaudoja dviejų šilumos šaltinių pranašumus ir kompensuoja vienas kito trūkumus. Aliuminio lydinio suvirinant lazeriu lanku, lankas gali nukreipti lazerio šilumos šaltinį, pagerinti aliuminio lydinio sugertį ir energijos panaudojimo greitį suvirinimo procese, o suvirinimo siūlės paviršiaus formavimas yra geresnis nei suvirinimo siūlės paviršiaus formavimas. lazerinis savaiminio lydymosi suvirinimas. Be to, lanko įvedimas gali labai sumažinti suvirinimo dalių suspaudimo tikslumą, o lankas turi praskiedimo poveikį lazeriu suvirinimo plazmai, o tai gali sumažinti plazmos ekranavimo poveikį lazeriui. Lazeris vaidina svarbų vaidmenį lanko stabilumui, kad lankas galėtų stabiliai veikti jungtį greito suvirinimo metu, o tai gali pagerinti jungties suvirinimo kokybę ir padidinti suvirinimo greitį.

Lazerinis suvirinimas automobilių pramonėje turi daug privalumų:

1) Jo suvirinimo greitis yra greitas, pagerina gamybos ritmą, o suvirinimo greitis gali siekti 6 m / min, o tai turi nepalyginamų pranašumų, palyginti su kitais baltos spalvos korpuso sujungimo būdais (tokiais kaip taškinis suvirinimas, lankinis suvirinimas, kniedijimas);

2) Jis turi nedidelius kėbulo konstrukcijos apribojimus, gali būti pritaikytas skirtingoms suvirinimo konstrukcijoms (per juostą, kampą, T formos jungtį, užpakalį) ir yra vienpusis suvirinimas, kur galima pasiekti spindulį, dizainas yra lankstesnis;

3) jo lazerinio suvirinimo šoniniai reikalavimai yra maži, suvirinimo pusę galima suvirinti 6–8 mm, palyginti su taškinio suvirinimo šoniniais reikalavimais (16 mm), sumažintais per pusę, gali turėti įtakos lengvumui;

4) Stogo ir galinio dangčio suvirinimo lazeriu konstrukcija gali sumažinti kėbulo kokybę, todėl nereikia naudoti sandariklio ir išorinės apdailos plokštės, taupant kėbulo išlaidas;

5) Lazerinio suvirinimo siūlės yra lygios ir tvarkingos, geros išvaizdos ir kt.

Dėl daugybės lazerinio suvirinimo pranašumų jis buvo plačiai susirūpinęs automobilių pramonėje ir buvo mėgstamas daugelio automobilių kompanijų. Jis naudojamas įvairiose Europos modelių (tokių kaip Volkswagen, BMW, Audi, Mercedes-Benz, Peugeot ir kt.) ir amerikietiškų modelių (tokių kaip Buick, Ford, Cadillac, Chevrolet ir kt.) dalyse (stogo, durų surinkimas, bagažinės dangčio išorinis skydas, šoninės konstrukcinės dalys ir srauto bako suvirinimas ir kt.), ir kaip vienas iš aukštos kokybės kėbulo simbolių baltos spalvos.

Tačiau dėl didelių vienkartinių investicijų sąnaudų, lakštinio metalo tikslumo ir įrankių tikslumo reikalavimų jis nėra plačiai naudojamas tarp vietinių automobilių gamintojų.

Šiuo metu aliuminio lydinio suvirinimas lazeriu buvo taikomas masinėje aliuminio lydinio korpuso gamyboje. Audi TT, A6/A8 ir Cadillac flagmanas CT6 yra suvirinti aliuminio lydinio lazeriniu suvirinimu ant viršutinio dangčio ir šoninių sienelių. Cadillac CT6, Audi A6/A8/Q5, BMW 5 serija / 7 serija, Mercedes-Benz S serija / C serija ir kiti bagažinės dangčio plokštės modeliai naudoja aliuminio lydinio lazerinį suvirinimą. Audi A6/A8, Mercedes-Benz S/C serijos, BMW 5/7 serijos ir kt. duryse pritaikytas aliuminio lydinio lazerinis suvirinimas. Nio taip pat pritaikė daugybę aliuminio lydinio lazerinio suvirinimo dangtelyje ir šoninėje sienelėje bei durelėse.

Nuolat tobulėjant automobilių technologijoms, pramonės apdirbimo pajėgumams ir apdorojimo kokybei, suvirinimo lazeriu naudojimo išlaidos labai sumažės. Tuo pačiu metu, tobulėjant lengviesiems automobiliams, aliuminio lydinio naudojimas automobilio kėbule didėja, suvirinimas lazeriu, kaip vienas iš svarbių sujungimo būdų aliuminio lydinio suvirinimo kokybės problemai išspręsti, bus plačiau naudojamas automobilių pramonė.

„Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd.“ yra aukštųjų technologijų įmonė, kurios specializacija yra MTTP, automatinių lazerinių dengimo mašinų, greitaeigių lazerinių dengimo mašinų, lazerinio grūdinimo mašinų, lazerinio suvirinimo įrangos ir 3D spausdinimo įrangos MTTP gamyba ir pardavimas.

Jei jus domina mūsų produktai, susisiekite su mumis adresu bob@gshenglaser.com.