En la actualidad, con el aumento de la complejidad de las tuberías automotrices, cada vez hay más puntos de soldadura, lo que inevitablemente trae muchos problemas de soldadura por llama. Por supuesto, cada método de soldadura debe tener sus propias ventajas y desventajas. Este artículo analiza la viabilidad de la soldadura láser de tuberías de aire acondicionado.
A cómo resolver el problema de la soldadura láser de aleaciones de aluminio.
Hoy en día, la soldadura láser se utiliza ampliamente en la industria del mecanizado. Además, la tecnología láser también tiene las características de una pequeña entrada de calor de soldadura, una pequeña influencia del área de calor de soldadura, no es fácil de deformar, etc. Por lo tanto, ha recibido especial atención en el campo de la soldadura de aleaciones de aluminio.
Por otro lado, debido a las características de procesamiento de la aleación de aluminio, existen algunas dificultades de soldadura en la soldadura láser de aleaciones de aluminio. ¿Cómo solucionar estos problemas?
Problema 1: la aleación de aluminio tiene una baja tasa de absorción del láser.
Este problema se debe principalmente al material de aleación de aluminio. Debido a la alta reflectividad inicial y la alta conductividad térmica de la aleación de aluminio al rayo láser, la aleación de aluminio tiene una baja absorción del rayo láser antes de fundirse. Las aleaciones de aluminio tienen un fuerte efecto de reflexión sobre la luz láser debido a la alta densidad de electrones libres dentro de la aleación de aluminio en estado sólido, que tiende a interactuar con los fotones del haz y reflejar la energía. Los estudios han demostrado que la reflectividad de las aleaciones de aluminio llega al 90% para los láseres de CO2 gaseosos y cerca del 80% para los láseres sólidos. Al mismo tiempo, las aleaciones de aluminio tienen una fuerte conductividad térmica, lo que da como resultado una baja absorción de luz láser por parte de las aleaciones de aluminio. Por tanto, se deben tomar medidas adecuadas para mejorar la absorción de la luz láser por las aleaciones de aluminio.
Para este problema, la solución incluye principalmente los siguientes aspectos.
1. Pretratamiento superficial de materiales de aleación de aluminio. La aleación de aluminio tiene una alta respuesta láser. El pretratamiento adecuado de la superficie de la aleación de aluminio, como oxidación anódica, pulido electrolítico, chorro de arena, chorro de arena, etc., puede mejorar significativamente la absorción de energía radiante en la superficie. Los estudios han demostrado que la tendencia a la cristalización de la aleación de aluminio después de la eliminación de la película de óxido es mayor que la de la aleación de aluminio original. Para no destruir el acabado de la superficie de la aleación de aluminio, simplifique el proceso de soldadura por láser, puede utilizar el proceso de soldadura para aumentar la temperatura de la superficie de la pieza de trabajo para mejorar la absorción del láser por parte del material.
2. Reduzca el tamaño del punto y aumente la densidad de potencia del láser. Al aumentar la densidad de potencia del láser para mejorar la absorción de la aleación de aluminio al láser. Una mayor densidad de potencia del láser hará que el baño fundido de soldadura produzca un efecto de orificio pequeño, lo que puede mejorar en gran medida la tasa de absorción del láser del material.
3. Cambie la estructura de soldadura para que el rayo láser se refleje muchas veces en el espacio para facilitar la soldadura láser de la aleación de aluminio. La forma de la articulación afectará la absorción del láser. El bisel en V y el bisel cuadrado favorecen más la formación de agujeros de cerradura que las juntas sin bisel, por lo que aumenta la densidad de potencia del láser y aumenta la absorción del láser por parte de la aleación de aluminio.
Problema 2: Fácil de producir porosidad y grietas térmicas, el proceso de soldadura láser de aleación de aluminio es propenso a porosidad y grietas térmicas.
La porosidad es el tipo de defecto más frecuente e importante en la soldadura láser de aleaciones de aluminio. Los tipos de porosidad se pueden dividir en 2 categorías.
Una clase se debe a la soldadura láser de aleación de aluminio en el proceso de enfriamiento de la solubilidad del hidrógeno que cae bruscamente, el contenido de hidrógeno de la aleación de aluminio en estado fundido hasta {{0}}.69 ml/100 g, solidificación por enfriamiento del contenido de hidrógeno de la aleación de aluminio de 0,036 mL/100g, precipitación de hidrógeno sobresaturado y formación de poros de hidrógeno. Además, hay una capa de película de óxido en la superficie de la aleación de aluminio, y el agua cristalina en la superficie de la aleación de aluminio, el aire y la humedad en el gas protector se descomponen directamente en hidrógeno durante la soldadura. Estos poros de hidrógeno en el proceso de enfriamiento rápido de la soldadura láser de aleación de aluminio escapan y permanecen en la soldadura para formar poros de hidrógeno.
Otra categoría es debido al proceso de soldadura láser que produce la inestabilidad del ojo de cerradura y colapso, el metal líquido llega demasiado tarde para llenar los agujeros formados. Una porosidad excesiva reducirá la densidad de la soldadura, reducirá la capacidad de carga de la unión y hará que la resistencia y plasticidad de la unión tengan diferentes grados de reducción.
Reducir la soldadura láser de aleación de aluminio en los defectos de porosidad en una serie de medidas, como cambiar la trayectoria del rayo láser, usar la oscilación del rayo en el baño fundido para agitar, aumentar la posibilidad de que la porosidad se escape de la superficie, el uso de Se pueden lograr alambre de relleno o polvo de aleación de relleno, así como el uso de tecnología de doble punto y soldadura compuesta por láser y otras medidas para reducir el efecto de la porosidad, pero es difícil eliminarlo desde la raíz. La conductividad térmica del aluminio es relativamente buena, según el material de la aleación de aluminio, el espesor y la condición de la superficie en el proceso de soldadura para ajustar la forma de onda de potencia del láser. Como se muestra en la figura antes de la punta de la forma de onda para soldar, también se puede usar antes del precalentamiento después de la forma de onda de aislamiento para soldar, para reducir el punto de soplado y la porosidad juega un cierto papel. Puede reducir el colapso inestable de los poros, cambiar el ángulo de irradiación del rayo láser y aplicar un campo magnético en la soldadura, pero también puede controlar eficazmente los poros producidos durante el proceso de soldadura.
Las razones del agrietamiento térmico en la soldadura láser de aleaciones de aluminio están relacionadas principalmente con sus propias características y el proceso de soldadura. La contracción por solidificación de la aleación de aluminio (hasta un 5%), la tensión y la deformación de la soldadura, y el metal de soldadura en la cristalización a lo largo de los límites de los granos producirán una organización eutéctica de bajo punto de fusión, de modo que los límites de los granos de la fuerza de unión se debilitarán en la tensión de tracción. bajo la acción de la formación de grietas calientes.
La adopción del método de llenado de alambre o polvo de aleación puede reducir la tendencia al agrietamiento en caliente, y controlar la velocidad de calentamiento y enfriamiento ajustando los parámetros del proceso de soldadura también puede reducir la tendencia al agrietamiento en caliente. Cuando se utiliza un láser YAG, la entrada de calor se puede controlar ajustando la forma de onda del pulso para minimizar el agrietamiento del cristal.
Problema 3: Disminución de las propiedades mecánicas de los eslabones soldados: ablandamiento
La pérdida por combustión de elementos de aleación durante el proceso de soldadura reduce las propiedades mecánicas de los eslabones soldados de aleación de aluminio.
El "ablandamiento" es el fenómeno de reducción de la resistencia y dureza de las uniones soldadas. Cuando se utiliza soldadura láser de juntas de aleación de aluminio, el tejido de soldadura y la zona afectada por el calor de las juntas soldadas tienen el mismo problema de ablandamiento. Una gran cantidad de estudios han demostrado que el fenómeno de ablandamiento de la soldadura de aleaciones de aluminio es difícil de eliminar fundamentalmente, pero en comparación con la soldadura con protección de gas, la soldadura láser debido a la reducción del aporte de calor, por lo que la zona de ablandamiento de la soldadura es más estrecha. La soldadura láser de aleación de aluminio y la soldadura con electrodo de fusión con protección de gas en comparación con las uniones soldadas con láser, el grado de "ablandamiento" es menor y la resistencia a la tracción aumenta con el aumento de la velocidad de soldadura. El plasma en el proceso de soldadura del impacto de la energía de ionización del elemento de aluminio es bajo, es más probable que la soldadura láser forme un plasma metálico, el plasma causado por la refracción y desviación del láser, cambiando así el punto focal de la posición del rayo láser, por lo que que la relación de profundidad de soldadura se reduce, afectando la calidad de las uniones soldadas. Adopte el método de polvo preposicionado en la superficie de la pieza de trabajo para atenuar la expansión del plasma en la dirección de altura del salto, de modo que el plasma en la superficie de la pieza de trabajo pueda mantener la estabilidad relativa de la amplitud del salto.
Los poros inestables en el proceso de soldadura de aleaciones de aluminio provocan una disminución de las propiedades mecánicas de la junta soldada. La aleación de aluminio incluye principalmente Zn, Mg y Al. En el proceso de soldadura, el punto de ebullición del aluminio es mayor que el de los otros dos elementos. Por lo tanto, se pueden agregar algunos elementos de aleación con puntos de ebullición bajos al soldar elementos de aleación de aluminio, lo que favorece la formación de pequeños agujeros y la firmeza de la soldadura.
Tecnología de soldadura láser de dos aleaciones de aluminio.
1 soldadura láser autofundible de aleación de aluminio.
La soldadura por autofusión con láser se refiere al rayo láser de alta densidad de energía como fuente de calor, que impacta la superficie del material base, de modo que el material base se funde y forma el método de soldadura de juntas soldadas. Para la soldadura láser de aleación de aluminio, la superficie de aleación de aluminio de la reflectividad del láser es alta, la soldadura requiere una mayor potencia del láser; el diámetro del punto láser es pequeño, los requisitos de precisión de la herramienta de soldadura son altos, el valor de tolerancia del espacio entre piezas es bajo, generalmente requiere un valor de espacio entre piezas de 0.2 mm como sigue; el proceso de soldadura de velocidad de calentamiento y enfriamiento, defectos de porosidad de la soldadura, la densidad de energía del láser se concentra, el efecto de ojo de cerradura conduce fácilmente a la soldadura cóncava y al fenómeno de morder los bordes. El fenómeno del borde mordiente, por lo tanto, los parámetros del proceso de soldadura tienen altos requisitos. La soldadura por autofusión con láser en la soldadura de aleaciones de aluminio refleja las ventajas de una buena calidad de soldadura, una velocidad de soldadura rápida y una automatización sencilla, y se utiliza ampliamente en la industria automotriz. En la industria de los vehículos eléctricos, el sellado de la carcasa de la batería se utiliza principalmente en la soldadura por autofusión láser de aleación de aluminio. Un vehículo de nueva energía empresas en la carrocería de aluminio, el conjunto de la puerta y el lado de los componentes estructurales de la soldadura también se utiliza en la soldadura por fusión láser de aleaciones de aluminio.
2 Soldadura con alambre de relleno láser de aleación de aluminio
La soldadura con alambre de relleno por láser en el láser sigue siendo la principal fuente de calor para fundir el metal soldado, pero el uso de un dispositivo de alimentación de alambre automático al baño fundido alimenta continuamente el metal de relleno para lograr el proceso de conexión metalúrgica. En comparación con la soldadura por autofusión por láser, la soldadura con alambre de relleno por láser relaja los requisitos de precisión del espacio del proceso de soldadura, al llenar el alambre con diferentes composiciones, para mejorar las propiedades metalúrgicas de la soldadura y evitar la generación de grietas térmicas y porosidad en la soldadura. , y mejorar la estabilidad del proceso de soldadura y las propiedades mecánicas de las uniones.
La soldadura con alambre de relleno por láser de aleación de aluminio tiene las características de buena calidad de apariencia, la precisión del espacio del proceso es más flexible que la soldadura por autofusión con láser, etc. Generalmente se aplica en la superficie de apariencia del cuerpo, como entre la cubierta superior y el recinto lateral. , y entre los paneles superior e inferior de la placa exterior de la cubierta del maletero. También existen algunos modelos para conseguir una mayor calidad de soldadura y el uso de soldadura con hilo de aporte láser para soldar puertas de aleación de aluminio.
3 láser de aleación de aluminio - soldadura compuesta por arco
Láser: la soldadura compuesta por arco es el láser y el arco de 2 tipos de propiedades físicas, el mecanismo de transferencia de energía es muy diferente del compuesto de fuente de calor juntos, y juntos en el papel de la pieza de trabajo soldada, no solo dan pleno juego a los 2 tipos de calor. fuente de sus respectivas ventajas, pero también compensan las deficiencias de cada uno. En la soldadura compuesta por arco y láser de aleación de aluminio, el arco puede guiar la fuente de calor del láser, mejorar la aleación de aluminio en la capacidad de absorción del láser y la utilización de energía del proceso de soldadura, y dar forma a la superficie de soldadura que la soldadura por autofusión con láser. Además, la introducción del arco puede reducir en gran medida la precisión de montaje de la pieza soldada, mientras que el arco tiene un efecto de dilución en el plasma de soldadura láser, lo que puede reducir el efecto de protección del plasma sobre el láser. El láser juega un papel importante en la estabilización del arco, de modo que el arco se puede estabilizar en la soldadura de alta velocidad en la junta, lo que puede mejorar la calidad de la soldadura de la junta y aumentar la velocidad de soldadura.
Conclusión
Densidad de energía del haz de soldadura láser de aleación de aluminio de hasta 109 W/cm2, al mismo tiempo tiene las ventajas de calentamiento concentrado, daño térmico, relación de profundidad y ancho de soldadura, deformación de soldadura, etc., el proceso de soldadura es fácil de integrar, automatización y flexibilización. Se puede lograr una soldadura de alta velocidad y alta precisión, y el proceso de soldadura no requiere un ambiente de vacío, no produce rayos X, especialmente adecuado para la soldadura de alta precisión de estructuras complejas. La característica más atractiva de la soldadura láser de aluminio es su alta eficiencia y, para aprovechar al máximo esta alta eficiencia, es necesario aplicarla al gran espesor de la soldadura por fusión profunda. Por lo tanto, la investigación y aplicación del láser de alta potencia para la soldadura por fusión profunda de grandes espesores será la tendencia inevitable del desarrollo futuro. La soldadura por fusión profunda de grandes espesores resalta el fenómeno de los poros y su efecto sobre la porosidad de la soldadura, por lo que el mecanismo de formación y el control de los poros se vuelven cada vez más populares y se convertirá en un tema candente de preocupación e investigación general en la industria.
Los objetivos perseguidos son mejorar la estabilidad del proceso de soldadura láser, la formación y la calidad de la soldadura. Por lo tanto, se mejorarán y desarrollarán aún más nuevas tecnologías como el proceso compuesto de arco láser, la soldadura láser con alambre de relleno, la soldadura láser de polvo no preestablecido, la tecnología de doble enfoque, la conformación del haz, etc.
