Laserschweißen von Aluminiumlegierungen
Aluminiumlegierungen haben die Vorteile einer geringen Dichte, einer hohen Festigkeit und einer guten Korrosionsbeständigkeit und werden daher häufig in der Automobilindustrie, der neuen Energiebranche, der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie im Baugewerbe eingesetzt. Derzeit wird Laserschweißen häufig bei der Herstellung von Produkten aus Aluminiumlegierungen eingesetzt. Im Vergleich zu herkömmlichen Schweißmethoden kann das Laserschweißen eine höhere Produktionseffizienz, eine bessere Schweißqualität sowie ein hochpräzises Schweißen und die Automatisierung komplexer Strukturen ermöglichen.
Laserschweißen ist eine Technologie, bei der ein hochintensiver Laser auf die Metalloberfläche gestrahlt wird und das Metall geschmolzen und dann abgekühlt und kristallisiert wird, um durch die thermische Kopplung zwischen Laser und Metall eine Schweißnaht zu bilden. Entsprechend dem thermischen Wirkungsmechanismus des Laserschweißens kann es in zwei Typen unterteilt werden: Wärmeleitungsschweißen und Tiefschweißen. Das Wärmeleitungsschweißen wird hauptsächlich zum Verpackungsschweißen oder Mikro-Nano-Schweißen von Präzisionsteilen eingesetzt. Das Laser-Tiefschweißen wird hauptsächlich zum Schweißen von Materialien eingesetzt, die eine vollständige Durchdringung erfordern. Unter anderem führt der Schweißprozess dazu, dass das Material verdampft und das Schlüssellochphänomen im Schmelzbad auftritt. Es ist derzeit das am weitesten verbreitete Laserschweißverfahren und auch das bevorzugte Verfahren zum Schweißen von Aluminiumlegierungen. Hilfsstoffe, einfache Schweißausrüstung, keine Verbrauchsmaterialien, einfach zu automatisieren. 02 Nachteile: Die Anforderungen an die Schweißfolie sind hoch, daher sinkt die Schweißnaht leicht ein; Der Start- und Endpunkt des Schweißens sind einfach herzustellende Schlüsselpunkte. Die Stabilität des Schweißprozesses ist allgemein und Schweißfehler können leicht auftreten. 03Fall: Gebäudedekorationsindustrie - 5 Serie Schweißen von Türrahmen aus Aluminiumlegierung.
Aufgrund der inhärenten physikalischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen, wie geringe Laserabsorption, niedriger Siedepunkt der Legierungselemente, hohe Wärmeleitfähigkeit, hoher Wärmeausdehnungskoeffizient, relativ großer Erstarrungstemperaturbereich, hohe Erstarrungsschrumpfung, niedrige Viskosität und hohe Wasserstoffabsorption in Flüssigkeit Zustand usw., sodass beim Laserschweißen leicht Defekte wie Poren und Heißrisse entstehen. Unter diesen ist Porosität die wahrscheinlichste Fehlerform beim Laserschweißen von Aluminiumlegierungen. Dadurch wird die Kompaktheit des Schweißguts zerstört, die effektive Querschnittsfläche der Schweißnaht geschwächt und die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit der Schweißnaht verringert. Daher müssen wirksame Maßnahmen ergriffen werden. Maßnahmen zur Verhinderung der Porenbildung und zur Verbesserung der inneren Qualität der Schweißnaht.
Laser fusion welding porosity suppression method 01 Suppresses welding porosity through pre-welding surface treatment. Pre-welding surface treatment is an effective method to control metallurgical porosity in aluminum alloy laser welds. Usually, the surface treatment methods include physical and mechanical cleaning and chemical cleaning. After comparison, the process of chemically treating the surface of the test plate (metal cleaning agent cleaning - water washing - alkali cleaning - water washing - acid washing - water washing - drying) is the best. Among them, 25NaH (sodium hydroxide) solution is used for alkaline cleaning to remove the surface thickness of the material, and 20% HN03 (nitric acid) + 2% (hydrogen fluoride) aqueous solution is used for pickling to neutralize the residual alkali solution. After the surface treatment of the test plate, the welding is carried out within 24 hours , When the test plate stays for a long time after treatment, wipe it with anhydrous alcohol before welding. 02 Suppressing welding porosity through welding process parameters The formation of weld porosity is not only related to the quality of the surface treatment of the weldment, but also related to the welding process parameters. The influence of welding parameters on the weld porosity is mainly reflected in the penetration of the weld, that is, the back The effect of aspect ratio on stomata. It can be seen from the test that when the back-to-width ratio of the weld is R>0.6 kann die konzentrierte Verteilung der Kettenporen in der Schweißnaht effektiv verbessert werden. Porenrückstände in der Schweißnaht werden beseitigt.
03 Durch die richtige Auswahl des Schutzgases und der richtigen Durchflussrate zur Unterdrückung von Schweißporen Die Auswahl des Schutzgases wirkt sich direkt auf die Qualität, Effizienz und Kosten des Schweißens aus. Während des Laserschweißprozesses können durch die richtige Einspritzung von Schutzgas Schweißporen wirksam verkleinert werden. Zum Schutz der Schweißoberfläche werden Ar (Argon) und He (Helium) verwendet. Beim Laserschweißen von Aluminiumlegierungen ist der Ionisierungsgrad von Ar und He im Laser unterschiedlich, was zu einer unterschiedlichen Schweißnahtbildung führt. Das Ergebnis zeigt, dass die Gesamtporosität der Schweißnaht, die durch die Wahl von Ar als Schutzgas erhalten wird, geringer ist als die der Schweißnaht, wenn He als Schutzgas gewählt wird. Gleichzeitig sollten wir auch darauf achten, dass eine große Menge des beim Schweißen erzeugten Plasmas nicht weggeblasen werden kann, wenn der Gasdurchfluss zu gering ist (10 l/min), was das Schweißbad instabil macht und die Wahrscheinlichkeit erhöht der Porositätsbildung. Die Gasflussrate ist moderat (ca. 15 l/min) und das Plasma kann erhalten werden. Durch die wirksame Kontrolle hat das Schutzgas eine gute Antioxidationswirkung auf das Schmelzbad und die Porosität ist minimal. Ein zu hoher Luftstrom geht mit einem zu hohen Gasdruck einher, so dass ein Teil des Schutzgases in das Schmelzbad eingemischt wird und die Porosität zunimmt.
Die Unterdrückung von Porositätsfehlern beim Laserschweißen von Aluminiumlegierungen war schon immer ein Problem in der Industrie. Beeinflusst durch die Leistung des Aluminiumlegierungsmaterials selbst kann das Phänomen der fehlenden Porosität beim Schweißen während des Schweißprozesses nicht vollständig vermieden werden, sondern die Porosität kann nur verringert werden. Durch die Prozessoptimierung vor und nach dem Schweißen haben wir drei Möglichkeiten zur Unterdrückung der Porosität zusammengefasst und anhand von Experimenten als Referenz für Kollegen in der Branche vorgeschlagen. DOTSLASER Laser konzentriert sich nicht nur auf die Forschung und Innovation der Laserprodukttechnologie, sondern entwickelt und erforscht auch verschiedene Laserbearbeitungstechnologien und freut sich auf die Diskussion mit weiteren Branchenexperten, um die Verbesserung der Laserbearbeitungstechnologie in meinem Land voranzutreiben.
