En la actualidad, con el aumento de la complejidad de las tuberías de automóviles, cada vez hay más puntos de soldadura, lo que inevitablemente trae muchos problemas de soldadura por llama. Por supuesto, cada método de soldadura tiene sus propias ventajas y desventajas. Este artículo analiza la viabilidad de la soldadura láser de tuberías de aire acondicionado.
Cómo solucionar 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 un pequeño aporte de calor de soldadura, poca influencia en el área de calor de soldadura y no es fácil de deformar, por lo que 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, la soldadura láser de aleación de aluminio tiene algunas dificultades de soldadura. ¿Cómo solucionar estos problemas?
Problema 1: La aleación de aluminio tiene una baja tasa de absorción del láser. Este problema se debe principalmente al problema del 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 tasa de absorción de la aleación de aluminio al rayo láser antes de la fusión es muy baja. La aleación de aluminio tiene un fuerte efecto de reflexión sobre el láser, que se debe a la alta densidad de electrones libres en el estado sólido de la aleación de aluminio, que es fácil de reflejar la energía con el fotón en el haz.
Los estudios muestran que la reflectividad de la aleación de aluminio al láser de CO2 gaseoso es tan alta como el 90%, y la reflectividad del láser sólido es cercana al 80%. Al mismo tiempo, la aleación de aluminio tiene una fuerte conductividad térmica, lo que resulta en una tasa de absorción muy baja del láser de aleación de aluminio. Por lo tanto, se deben tomar medidas adecuadas para mejorar la tasa de absorción del láser de la aleación de aluminio.
Para solucionar este problema, las soluciones incluyen principalmente los siguientes aspectos:
1. Pretratamiento superficial de material de aleación de aluminio. Las aleaciones de aluminio tienen una alta respuesta láser. Un tratamiento previo 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 superficial de energía radiante. Los resultados muestran que la tendencia a la cristalización de la aleación de aluminio después de eliminar 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 y simplificar el proceso de soldadura por láser, el proceso de soldadura se puede utilizar para aumentar la temperatura de la superficie de la pieza de trabajo y mejorar la tasa de absorción del material al láser.
2. Reduzca el tamaño del punto y mejore la densidad de potencia del láser. La absorción del láser de la aleación de aluminio se mejora aumentando la densidad de potencia del láser. El aumento de la densidad de potencia del láser provocará un efecto de pequeño agujero en el baño de soldadura, lo que puede mejorar en gran medida la tasa de absorción del material por el láser.
3. Cambie la estructura de soldadura para que el rayo láser se refleje en el espacio muchas veces para facilitar la soldadura láser de la aleación de aluminio. La forma de la articulación afecta la absorción de la luz láser. El bisel en forma de V y el bisel cuadrado son más propicios para la formación de ojos de cerradura que las juntas sin bisel, y la densidad de potencia del láser aumenta y la tasa de absorción del láser de la aleación de aluminio también aumenta.
Problema 2: Es fácil producir poros y grietas en caliente, que son fáciles de producir poros y grietas en caliente en el proceso de soldadura láser de aleación de aluminio. La porosidad es el defecto más común e importante en la soldadura láser de aleaciones de aluminio. Los tipos de estomas se pueden dividir en dos categorías.
Una es que debido a la fuerte disminución de la solubilidad del hidrógeno en el proceso de enfriamiento de la soldadura láser de aleación de aluminio, el contenido de hidrógeno de la aleación de aluminio fundido puede alcanzar {{0}}.69 ml/100 g, el contenido de hidrógeno de aleación de aluminio después de enfriar y solidificar es 0,036 ml/100 gy el hidrógeno sobresaturado precipita para formar poros de hidrógeno. Además, hay una película de óxido en la superficie de la aleación de aluminio, y el agua del cristal, el aire y el gas protector en la superficie de la aleación de aluminio se descompone directamente en hidrógeno durante la soldadura. Estos poros de hidrógeno llegan demasiado tarde para escapar durante el rápido proceso de enfriamiento de la soldadura por láser de aleaciones de aluminio y permanecen en la soldadura para formar poros de hidrógeno.
El otro se debe a la inestabilidad del ojo de cerradura generada en el proceso de soldadura láser y al colapso, y el metal líquido no tiene tiempo de llenar el agujero. La porosidad excesiva reducirá la densidad de la soldadura, reducirá la capacidad de carga de la junta y reducirá la resistencia y plasticidad de la junta en diversos grados.
Existen muchas medidas para reducir los defectos del orificio de gas en la soldadura láser, como la posibilidad de mezclar el baño fundido, agregar la posibilidad de la superficie, el relleno del alambre o el relleno del polvo de aleación, y el uso Se utiliza tecnología de doble punto y soldadura compuesta por láser para reducir el efecto de los poros, pero es difícil eliminarlo por completo. La conductividad térmica del aluminio es mejor y la forma de onda de potencia del láser se puede ajustar según el material, el espesor y el estado de la superficie de la aleación de aluminio. En la imagen de la soldadura de tipo ondulado con punta delantera, también se puede utilizar para soldadura del tipo ondulado que se aísla después del precalentamiento, lo que puede desempeñar un papel en la reducción del gas y los orificios de gas. Puede reducir la inestabilidad de los poros, cambiar el ángulo del rayo láser y aplicar el campo magnético en la soldadura, y puede controlar eficazmente los poros de la clase media.
La razón del agrietamiento en caliente en la soldadura láser de aleaciones de aluminio está relacionada principalmente con sus propias características y proceso de soldadura. Durante la solidificación de la aleación de aluminio, la tasa de contracción es grande (hasta 5%), la tensión de soldadura y la deformación son grandes, y el metal de soldadura producirá una estructura eutéctica de bajo punto de fusión a lo largo del límite de grano durante la cristalización, de modo que el límite de grano La fuerza de unión se debilita y se forman grietas calientes bajo la acción de la tensión de tracción.
La tendencia al agrietamiento en caliente se puede reducir rellenando alambre o polvo de aleación, y la tendencia al agrietamiento en caliente también se puede reducir ajustando los parámetros del proceso de soldadura para controlar la velocidad de calentamiento y enfriamiento. Cuando se utilizan láseres YAG, la entrada de calor se puede controlar ajustando la forma de onda del pulso para reducir el agrietamiento del cristal.
Problema 3: Las propiedades mecánicas de los eslabones soldados disminuyen - ablandamiento
La pérdida por combustión de elementos de aleación en el proceso de soldadura reduce las propiedades mecánicas de las uniones soldadas 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, la estructura de soldadura y la zona afectada por el calor de la junta soldada también tienen problemas de ablandamiento. Un gran número de estudios han demostrado que es difícil eliminar fundamentalmente el fenómeno de ablandamiento de la soldadura de aleaciones de aluminio, pero en comparación con la soldadura con protección de gas, la soldadura láser reduce la entrada de calor y hace que la zona de ablandamiento de la soldadura sea más estrecha. En comparación con la soldadura MIG, el grado de "ablandamiento" de las uniones de aleación de aluminio soldadas con láser es menor y la resistencia a la tracción aumenta con el aumento de la velocidad de soldadura. La influencia del plasma en el proceso de soldadura La energía de ionización del elemento de aluminio es baja, la soldadura láser es más fácil de formar plasma metálico, el plasma causado por la refracción y desviación del láser, cambiando así el enfoque del rayo láser, de modo que se reduce la relación de penetración de la soldadura. afectando la calidad de la junta de soldadura. Al preestablecer el polvo en la superficie de la pieza de trabajo, se debilitan la expansión y la pulsación del plasma en la dirección de la altura, de modo que el plasma puede mantener una amplitud de pulsación relativamente estable en la superficie de la pieza de trabajo.
Las propiedades mecánicas de las uniones soldadas de aleación de aluminio disminuyen debido a la porosidad inestable durante la soldadura. Las aleaciones de aluminio incluyen principalmente Zn, Mg y Al. Durante el proceso de soldadura, el aluminio tiene un punto de ebullición más alto que los otros dos elementos. Por lo tanto, se pueden agregar algunos elementos de aleación de bajo punto de ebullición al soldar componentes de aleación de aluminio, lo que favorece la formación de pequeños agujeros y la solidez de la soldadura.
Tecnología de soldadura láser de aleación de aluminio.
1. Soldadura por autofusión láser de aleación de aluminio
La soldadura por autofusión láser se refiere al rayo láser de alta densidad de energía como fuente de calor, que impacta en la superficie del material base, de modo que el material base se funde, formando un método de soldadura de junta de soldadura. Para la soldadura láser de aleaciones de aluminio, la superficie de la aleación de aluminio tiene una alta reflectividad al láser y se requiere una gran potencia del láser durante la soldadura. El diámetro del punto láser es pequeño, la precisión del equipo de soldadura es alta y el valor de tolerancia del espacio de las piezas es bajo, y generalmente se requiere que el valor del espacio de las piezas sea inferior a 0. 2 mm. Durante el proceso de soldadura, la velocidad de calentamiento y enfriamiento es rápida, los defectos de porosidad de la soldadura son muchos, la densidad de energía del láser está concentrada y el efecto de ojo de cerradura es fácil de causar el fenómeno de soldadura cóncava y mordida de bordes, por lo que los parámetros del proceso de soldadura tienen requisitos más altos. La soldadura por autofusión por 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 eléctrica se realiza principalmente mediante soldadura por autofusión láser de aleación de aluminio. En la carrocería de aluminio de una empresa nacional de automóviles de nueva energía, la soldadura del conjunto de la puerta y la estructura de la pared lateral también se realiza mediante soldadura por autofusión láser de aleación de aluminio.
2. Soldadura de relleno de alambre láser de aleación de aluminio
En la soldadura por llenado de alambre con láser, el láser todavía se usa como la principal fuente de calor para fundir el metal soldado, pero el dispositivo de alimentación automática de alambre se usa para alimentar continuamente el metal relleno al baño de fusión para lograr el proceso de conexión metalúrgica. En comparación con la soldadura por autofusión por láser, la soldadura por llenado de alambre por láser relajó los requisitos de precisión del espacio del proceso de soldadura, al llenar diferentes componentes del alambre de soldadura, mejorar las propiedades metalúrgicas de la soldadura, evitar grietas y poros calientes en la soldadura, mejorar la estabilidad del proceso de soldadura y propiedades mecánicas de la unión.
La soldadura con alambre láser de aleación de aluminio tiene las características de buena calidad de apariencia, la precisión del espacio del proceso es menor que la soldadura por autofusión con láser, etc. Generalmente se usa en la superficie exterior del cuerpo, como entre la cubierta superior y la pared lateral. y entre las placas superior e inferior de la funda de la maleta. También existen algunos modelos para obtener una mayor calidad de soldadura y utilizan soldadura por hilo láser para soldar puertas de aleación de aluminio.
3. Soldadura compuesta por arco láser de aleación de aluminio
La soldadura compuesta por arco láser es la combinación de láser y arco de dos tipos de fuentes de calor con diferentes propiedades físicas y mecanismos de transmisión de energía, que trabajan juntos en las piezas soldadas. Ambos aprovechan al máximo las ventajas de las dos fuentes de calor y compensan las deficiencias de cada uno. En la soldadura compuesta por arco láser de aleación de aluminio, el arco puede guiar la fuente de calor del láser, mejorar la capacidad de absorción de la aleación de aluminio y la tasa de utilización de energía en el proceso de soldadura, y la formabilidad de la superficie de la soldadura es mejor que la del láser. soldadura por autofusión. Además, la introducción de arco puede reducir en gran medida la precisión de sujeción de las piezas soldadas, y el arco tiene un efecto diluyente 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 estabilidad del arco, de modo que el arco puede actuar de manera estable sobre la junta durante la soldadura a alta velocidad, lo que puede mejorar la calidad de la soldadura de la junta y aumentar la velocidad de soldadura.
La densidad de energía del haz de soldadura láser de aleación de aluminio puede alcanzar 109 W/cm2 y tiene las ventajas de calentamiento concentrado, daño térmico pequeño, gran relación entre profundidad y ancho de soldadura y pequeña deformación de soldadura. El proceso de soldadura es fácil de integrar, automatizado y flexible, lo que puede realizar soldaduras de alta velocidad y alta precisión, y el proceso de soldadura no necesita un ambiente de vacío y no produce rayos X, especialmente adecuado para alta precisión. Soldadura de estructuras complejas. La característica más atractiva de la soldadura láser de aleaciones de aluminio es su alta eficiencia, y para aprovechar al máximo esta alta eficiencia, es necesario aplicarla a la soldadura profunda de gran espesor. Por lo tanto, la investigación y aplicación de láser de alta potencia para soldadura de penetración profunda de gran espesor será una tendencia inevitable de desarrollo futuro. La soldadura de penetración profunda de gran espesor resalta el fenómeno de los poros y su influencia en la porosidad de la soldadura, por lo que el mecanismo de formación y el control de los poros se vuelven cada vez más, lo que se convertirá en un tema candente en la industria.
Mejorar la estabilidad del proceso de soldadura láser, la formación de la soldadura y la calidad de la soldadura es el objetivo que persigue la gente. 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 enfoque dual y la conformación del haz.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. es una empresa de alta tecnología que se especializa en I+D, fabricación y venta de máquinas de revestimiento láser automáticas, máquinas de revestimiento láser de alta velocidad, máquinas de enfriamiento láser, máquinas de soldadura láser y equipos de impresión láser 3D. Nuestros productos son rentables y se venden a nivel nacional y en el extranjero. Si está interesado en nuestros productos, contáctenos al bob@gshenglaser.com.