Atualmente, com o aumento da complexidade da tubulação automotiva, cada vez mais pontos de soldagem, inevitavelmente traz muitos problemas de soldagem por chama, é claro, cada método de soldagem deve ter suas próprias vantagens e desvantagens. Este artigo analisa a viabilidade de tubulação de ar condicionado de soldagem a laser.
Como resolver o problema da soldagem a laser de liga de alumínio
Hoje, a soldagem a laser é amplamente utilizada na indústria de usinagem. Além disso, a tecnologia laser também possui características de pequena entrada de calor de soldagem, pequena influência da área de calor de soldagem, não é fácil de deformar, etc. Portanto, recebeu atenção especial no campo da soldagem de ligas de alumínio.
Por outro lado, devido às características de processamento da liga de alumínio, existem algumas dificuldades de soldagem na soldagem a laser de ligas de alumínio. Como resolver esses problemas?
Problema 1: A liga de alumínio tem baixa taxa de absorção do laser.
Este problema se deve principalmente ao material da liga de alumínio. Devido à alta refletividade inicial e à alta condutividade térmica da liga de alumínio para o feixe de laser, a liga de alumínio tem baixa absorção do feixe de laser antes de derreter. As ligas de alumínio têm um forte efeito de reflexão na luz laser devido à alta densidade de elétrons livres dentro da liga de alumínio no estado sólido, que tende a interagir com os fótons no feixe e refletir a energia. Estudos demonstraram que a refletividade das ligas de alumínio chega a 90% para lasers de CO2 gasoso e perto de 80% para lasers sólidos. Ao mesmo tempo, as ligas de alumínio possuem forte condutividade térmica, resultando em baixa absorção da luz laser pelas ligas de alumínio. Portanto, medidas apropriadas devem ser tomadas para melhorar a absorção da luz laser pelas ligas de alumínio.
Para este problema, a solução inclui principalmente os seguintes aspectos.
1. Pré-tratamento de superfície de materiais de liga de alumínio. A liga de alumínio tem alta resposta ao laser. O pré-tratamento adequado da superfície da liga de alumínio, como oxidação anódica, polimento eletrolítico, jato de areia, jato de areia, etc., pode melhorar significativamente a absorção de energia radiante na superfície. Estudos demonstraram que a tendência de cristalização da liga de alumínio após a remoção do filme de óxido é maior do que a da liga de alumínio original. Para não destruir o acabamento superficial da liga de alumínio, simplificar o processo de soldagem a laser, você pode usar o processo de soldagem para aumentar a temperatura da superfície da peça de trabalho para melhorar a absorção do laser pelo material.
2. Reduza o tamanho do ponto e aumente a densidade de potência do laser. Aumentando a densidade de potência do laser para melhorar a absorção da liga de alumínio pelo laser. O aumento da densidade de potência do laser fará com que a poça de fusão da soldagem produza um pequeno efeito de furo, o que pode aumentar muito a taxa de absorção do material para o laser.
3. Altere a estrutura de soldagem, de modo que o feixe de laser seja refletido muitas vezes na lacuna para facilitar a soldagem a laser da liga de alumínio. A forma da articulação afetará a absorção do laser. O chanfro em V e o chanfro quadrado são mais propícios à formação de buraco de fechadura do que as juntas sem chanfro, de modo que a densidade de potência do laser aumenta e a absorção do laser pela liga de alumínio aumenta.
Problema 2: Fácil de produzir porosidade e rachaduras térmicas, o processo de soldagem a laser de liga de alumínio é propenso a porosidade e rachaduras térmicas.
A porosidade é o tipo de defeito mais frequente e mais importante na soldagem a laser de ligas de alumínio. Os tipos de porosidade podem ser divididos em 2 categorias.
Uma classe é devido à soldagem a laser de liga de alumínio no processo de resfriamento de solubilidade de hidrogênio cai drasticamente, teor de hidrogênio da liga de alumínio no estado fundido até {{0}}.69mL/100g, solidificação por resfriamento do teor de hidrogênio da liga de alumínio de 0,036 mL/100g, precipitação supersaturada de hidrogênio e formação de poros de hidrogênio. Além disso, há uma camada de filme de óxido na superfície da liga de alumínio, e a água cristalina na superfície da liga de alumínio, o ar e a umidade no gás protetor se decompõem diretamente em hidrogênio durante a soldagem. Esses poros de hidrogênio escapam no processo de resfriamento rápido da soldagem a laser de liga de alumínio e permanecem na solda para formar poros de hidrogênio.
Outra categoria é devido ao processo de soldagem a laser produzido pela instabilidade e colapso do buraco de fechadura, o metal líquido chega tarde demais para preencher os buracos formados. A porosidade excessiva reduzirá a densidade da solda, reduzirá a capacidade de carga da junta e fará com que a resistência e a plasticidade da junta tenham diferentes graus de redução.
Reduzir a soldagem a laser de liga de alumínio nos defeitos de porosidade em uma série de medidas, como alterar a trajetória do feixe de laser, usar a oscilação do feixe para a poça fundida para agitação, aumentar a possibilidade de porosidade escapar da superfície, o uso de fio de enchimento ou pó de liga de enchimento, bem como o uso de tecnologia de ponto duplo e soldagem composta a laser e outras medidas podem ser alcançados para reduzir o efeito da porosidade, mas é difícil de ser eliminado da raiz. A condutividade térmica do alumínio é relativamente boa, de acordo com o material da liga de alumínio, espessura e condição da superfície no processo de soldagem para ajustar a forma de onda da potência do laser. Conforme mostrado na figura antes da ponta da forma de onda para soldagem, também pode ser usado antes do pré-aquecimento após a forma de onda de isolamento para soldagem, para reduzir o ponto de sopro e a porosidade desempenham um certo papel. Pode reduzir o colapso instável dos poros, alterar o ângulo de irradiação do feixe de laser e aplicar um campo magnético na soldagem, mas também pode controlar efetivamente os poros produzidos durante o processo de soldagem.
As razões para a fissuração térmica na soldagem a laser de ligas de alumínio estão relacionadas principalmente às suas próprias características e ao processo de soldagem. O encolhimento da solidificação da liga de alumínio (até 5%), tensão e deformação de soldagem, e o metal de solda na cristalização ao longo dos limites dos grãos produzirão uma organização eutética de baixo ponto de fusão, de modo que os limites dos grãos da força de ligação enfraquecidos na tensão de tração sob a ação da formação de fissuras a quente.
Adotar o método de enchimento de fio ou pó de liga pode reduzir a tendência de trincas a quente, e controlar a velocidade de aquecimento e resfriamento ajustando os parâmetros do processo de soldagem também pode reduzir a tendência de trincas a quente. Ao usar um laser YAG, a entrada de calor pode ser controlada ajustando a forma de onda do pulso para minimizar a quebra do cristal.
Problema 3: Diminuição das propriedades mecânicas dos elos soldados - amolecimento
A perda por queima de elementos de liga durante o processo de soldagem reduz as propriedades mecânicas dos elos soldados de liga de alumínio.
"Amolecimento" é o fenômeno de redução da resistência e dureza das juntas soldadas. Quando a soldagem a laser de juntas de liga de alumínio é usada, o tecido de solda e a zona afetada pelo calor das juntas soldadas apresentam o mesmo problema de amolecimento. Um grande número de estudos mostrou que o fenômeno de amolecimento da soldagem de ligas de alumínio é fundamentalmente difícil de eliminar, mas em comparação com a soldagem com proteção de gás, a soldagem a laser devido à redução do aporte de calor, de modo que a zona de amolecimento da solda é mais estreita. Soldagem a laser de liga de alumínio e soldagem com eletrodo de fusão com proteção de gás em comparação com juntas soldadas a laser, o grau de "amolecimento" é menor e a resistência à tração com o aumento na velocidade de soldagem e aumento. O plasma no processo de soldagem do impacto da energia de ionização do elemento de alumínio é baixo, a soldagem a laser tem maior probabilidade de formar um plasma metálico, plasma causado pela refração do laser, deflexão, alterando assim o ponto focal da posição do feixe de laser, então que a relação de profundidade da solda é reduzida, afetando a qualidade das juntas soldadas. Adote o método de pó pré-posicionado na superfície da peça para atenuar a expansão do plasma na direção da altura do salto, de modo que o plasma na superfície da peça possa manter a relativa estabilidade da amplitude do salto.
Poros instáveis no processo de soldagem de ligas de alumínio levam a uma diminuição nas propriedades mecânicas da junta soldada. A liga de alumínio inclui principalmente Zn, Mg e Al. No processo de soldagem, o ponto de ebulição do alumínio é superior aos outros dois elementos. Portanto, alguns elementos de liga com baixos pontos de ebulição podem ser adicionados na soldagem de elementos de liga de alumínio, o que favorece a formação de pequenos furos e a firmeza da soldagem.
Tecnologia de soldagem a laser de duas ligas de alumínio
1 soldagem autofusível a laser de liga de alumínio
A soldagem autofusível a laser refere-se ao feixe de laser de alta densidade de energia como fonte de calor, impacto na superfície do material de base, de modo que o próprio material de base derreta, a formação de juntas soldadas método de soldagem. Para soldagem a laser de liga de alumínio, a refletividade da superfície da liga de alumínio do laser é alta, a soldagem requer uma potência de laser maior; o diâmetro do ponto do laser é pequeno, os requisitos de precisão da ferramenta de soldagem são altos, o valor de tolerância da folga das peças é baixo, geralmente requer o valor da folga das peças de 0 0,2 mm o seguinte; o processo de soldagem de velocidade de aquecimento e resfriamento, defeitos de porosidade de solda, a densidade de energia do laser é concentrada, o efeito buraco de fechadura leva facilmente à solda côncava e ao fenômeno de bordas cortantes. O fenômeno da borda cortante, portanto, os parâmetros do processo de soldagem apresentam requisitos elevados. A soldagem autofusível a laser na soldagem de liga de alumínio reflete as vantagens de boa qualidade de soldagem, velocidade de soldagem rápida e fácil automação, e é amplamente utilizada na indústria automotiva. Na indústria de veículos elétricos, a vedação do invólucro da bateria é usada principalmente na soldagem autofusível a laser de liga de alumínio. Uma nova empresa de veículos de energia na carroceria de alumínio, na montagem da porta e na lateral dos componentes estruturais da soldagem também é usada na soldagem por fusão a laser de ligas de alumínio.
2 Soldagem de fio de enchimento a laser de liga de alumínio
A soldagem de fio de enchimento a laser no laser ainda é a principal fonte de calor para derreter o metal soldado, mas o uso de um dispositivo automático de alimentação de fio para a poça fundida alimenta continuamente o metal de enchimento para alcançar o processo de conexão metalúrgica. Em comparação com a soldagem autofusível a laser, a soldagem com fio de enchimento a laser relaxa os requisitos de precisão da lacuna do processo de soldagem, preenchendo o fio com diferentes composições, para melhorar as propriedades metalúrgicas da solda, para evitar a geração de rachaduras térmicas e porosidade na solda. , e para melhorar a estabilidade do processo de soldagem e as propriedades mecânicas das juntas.
A soldagem de fio de enchimento a laser de liga de alumínio tem as características de boa qualidade de aparência, a precisão da lacuna do processo é mais frouxa do que a soldagem autofusível a laser, etc. Geralmente é aplicada na superfície de aparência do corpo, como entre a tampa superior e o invólucro lateral , e entre os painéis superior e inferior da placa exterior da tampa da bagageira. Existem também alguns modelos com o objetivo de obter maior qualidade de soldagem e a utilização de soldagem com fio de enchimento a laser para soldar portas de liga de alumínio.
3 laser de liga de alumínio - soldagem composta por arco
A soldagem composta a laser - arco é o laser e o arco 2 tipos de propriedades físicas, o mecanismo de transferência de energia é muito diferente do composto da fonte de calor juntos, e juntos no papel da peça soldada, não apenas dão pleno desempenho aos 2 tipos de calor fonte de suas respectivas vantagens, mas também compensar as deficiências uns dos outros. Na soldagem composta de arco a laser de liga de alumínio, o arco pode guiar a fonte de calor do laser, melhorar a liga de alumínio na capacidade de absorção do laser e na utilização de energia do processo de soldagem e moldar a superfície da solda do que a soldagem autofusível a laser. Além disso, a introdução do arco pode reduzir significativamente a precisão de montagem da peça soldada, enquanto o arco tem um efeito de diluição no plasma de soldagem a laser, o que pode reduzir o efeito de proteção do plasma no laser. O laser desempenha um papel importante na estabilização do arco, para que o arco possa ser estabilizado na soldagem de alta velocidade na junta, o que pode melhorar a qualidade da soldagem da junta e aumentar a velocidade de soldagem.
Conclusão
Densidade de energia do feixe de soldagem a laser de liga de alumínio de até 109W / cm2, ao mesmo tempo tem as vantagens de aquecimento concentrado, dano térmico, profundidade de solda e proporção de largura, deformação de soldagem, etc., o processo de soldagem é fácil de integrar, automação, flexibilização , a soldagem de alta velocidade e alta precisão pode ser alcançada, e o processo de soldagem não requer um ambiente de vácuo, não produz raios X, especialmente adequado para soldagem de alta precisão de estruturas complexas. A característica mais atraente da soldagem a laser de alumínio é sua alta eficiência, e para dar pleno desempenho a essa alta eficiência, é necessário aplicá-la à grande espessura da soldagem por fusão profunda. Portanto, a pesquisa e aplicação de laser de alta potência para soldagem por fusão profunda de grande espessura será a tendência inevitável do desenvolvimento futuro. A soldagem por fusão profunda de grande espessura destaca o fenômeno pinhole e seu efeito na porosidade da solda, de modo que o mecanismo de formação e controle de pinholes se torna cada vez mais popular e se tornará uma questão importante de preocupação geral e pesquisa na indústria.
Melhorar a estabilidade do processo de soldagem a laser, a formação e a qualidade da solda são os objetivos perseguidos. Portanto, novas tecnologias, como processo composto de arco a laser, soldagem a laser com fio de enchimento, soldagem a laser com pó não predefinido, tecnologia de foco duplo, modelagem de feixe, etc., serão melhoradas e desenvolvidas.
