Ласерско заваривање алуминијумске легуре: процесни изазови, параметри и контрола дефеката

Легуре алуминијума су свуда у савременој производњи: носачи батерија за електрична-возила, ваздухопловне структуре, кућишта електронике и измењивачи топлоте. Њихов однос снаге{2}}и{3}}и је одличан, али иста лакоћа их чини једним од тежих материјала за спајање помоћу ласера.

За разлику од челика, алуминијум рефлектује велики део упадне ласерске светлости на собној температури, брзо одводи топлоту и носи чврсту кожу од алуминијум-оксида која задржава водоник и мења хемију талине{1}}. Ова својства не чине алуминијум „не-заварљивим“ ласерима; они једноставно приморавају инжењере да третирају таласну дужину, квалитет зрака, избор легуре, стање површине и заштитни гас као један спрегнути систем. Ако сте нови у процесу, нашпринцип рада машина за ласерско заваривањеобјашњава како интеракција греда-материјал ствара заварени базен на првом месту. За шири поглед на то који се метали понашају слично, погледајте нашводич за компатибилност материјала за ласерско заваривање.

Овај водич се фокусира на практичне одлуке које раздвајају поновљиви ласерски завар алуминијума од козметичке перле пуне порозности и пукотина.

Избор ласерског извора је први филтер у свакој примени заваривања алуминијума. Није сваки индустријски ласер добро упарен са алуминијумом.

ЦО₂ ласери (10,6 µм)историјски се борио на голом алуминијуму јер растопљени базен постаје високо рефлектујући на овој таласној дужини и заштита плазме може да прекине испоруку енергије. Данас су они ретко први избор за заваривање алуминијума са дубоким-продирањем, иако још увек налазе примену у специјализованим апликацијама за лемљење или обложене{2}}лимове.

Нд:ИАГ, фибер, диск и директни{0}}диодни ласери (~1 µм)доминирају у алуминијумској радњи. На 1 µм почетна рефлексивност је нижа него што многи претпостављају, а када се формира кључаоница, апсорпција нагло расте. Ласери са влакнима и дисковима дају високу осветљеност, одличну електричну ефикасност и флексибилну испоруку влакана, због чега су подразумевани за-брзо спајање алуминијума у ​​производњи аутомобила и батерија.

Полупроводнички (диодни) ласерисе често бирају за процесе{0}}провођења топлоте као што је лемљење. У апликацијама у аутомобилским-измењивачима топлоте или батеријама-а, диодни ласер може да растопи жицу за пуњење или легуру за лемљење да би се формирао спој ниске{4}}порозности без дубоке-динамике отвора за кључеве која узрокује порозност.

Ако ваша производна линија ради 24/7 и даје предност брзини на 5ккк или 6ккк деловима, нашсистеми за ласерско заваривање за производне линијепокривају опсеге снаге, опције{0}}испоруке зрака и интерфејсе за аутоматизацију. За микро-спојеве или склопове{3}}осетљиве на топлоту, аКЦВ квази{0}}платформа за заваривање на континуираним таласимаиспоручује вршне импулсе у милисекунди са ниским просечним уносом топлоте, а нашКЦВ ласерска технологија и водич за динамику{0}}вршне снагепролази кроз интеракцију вршне снаге и радног циклуса.

Одабир легуре је једнако важан као и одабир ласера. Легура 5ккк и легура 7ккк могу се понашати као потпуно различити материјали под истим снопом.

Вредности у табели су типичне индустријске смернице за ласерско заваривање. Тачно понашање зависи од темперамента, дебљине, дизајна споја и стратегије пунила.

За рад са батеријским{0}}модулом и сабирницама, 6ккк екструзиони и 5ккк листови су свакодневни материјали. Ако ваш дизајн спаја алуминијумске са бакарним или никл терминалима, нашАпарат за ласерско заваривање батерија-на-никл батеријаје направљен за различите-металне језичке и апликације сабирница где су битни распореди заваривања отпорних на пуцање-.

Порозност је најчешћи недостатак у ласерским завареним спојевима алуминијума. Поре потичу из два главна извора: водоника и нестабилности кључаонице.

Порозност водоникапочиње од оксидног филма. Ал₂О₃ на површини адсорбује влагу из атмосфере, уља за сечење или остатака растварача. Када се оксид разбије у базену талине, ослобођени водоник има високу растворљивост у течном алуминијуму, али веома ниску растворљивост у чврстом алуминијуму. Током брзог очвршћавања излази као мехурићи који су замрзнути у перлу.

Порозност{0}}индукована кључаоницамасе дешава када кључаоница осцилира или се сруши. Колапс може заробити заштитни гас или металну пару унутар базена; ако се базен очврсне пре него што мехур доспе на површину, пора остаје.

Прилагођени ласерски импулсни талас за заваривање алуминијума

Стратегија контроле је стога тространа-:

1. Чисте, суве површине.Одмашћивање и механичко или хемијско уклањање оксида смањују извор водоника више од било које-поправке након заваривања.
2. Стабилна кључаоница.Треперење зрака, модулација снаге или оптимизована брзина заваривања смањују учесталост колапса.
3. Правилна заштита.Аргон је стандардан; смеше хелијума могу да потисну плазму и продуже период стабилног{0}}процеса.

Поређење недостатака: нестабилна кључаоница и порозни алуминијумски завар

За шири каталог дефеката који укључује прскање, подрезивање и непотпуно продирање, погледајте наш водич науобичајене грешке ласерског заваривања и поправке на терену.

Вруће пуцање, које се назива и очвршћавање, појављује се на крају очвршћавања када филмови ниске -тачке{1}} тачке топљења остану између дендрита. У алуминијуму, легирајући елементи као што су бакар и цинк проширују опсег очвршћавања и чине да течни филмови дуже трају. Када напон скупљања раздвоји делимично очврснути спој, отвара се пукотина дуж средишње линије шава или граница зрна.

Класични кораци ублажавања су:

• Промените хемију.Додавање силицијума кроз жицу за пуњење 4043 или 4047 сужава опсег смрзавања и повећава отпорност на пукотине код очвршћавања већине 6ккк легура.
• Смањите унос топлоте.Енергија доње линије смањује кашасту зону и термичко оптерећење које изазива пуцање.
• Смањите уздржаност.Правилно причвршћивање, зазор у споју и редослед заваривања смањују напон скупљања на очврсној перли.
• Користите компатибилне основне материјале.Ако је могуће, избегавајте основне метале 2ккк и 7ккк за фузионе заваре и уместо тога изаберите 5ккк или 6ккк.

Наш посвећени чланак о5 типичних дефеката ласерског заваривања и превенцијапроширује дискусију о пукотини на хладно пуцање, недовољно пуњење и друге уобичајене проблеме.

На собној температури, голи алуминијум рефлектује отприлике 90% или више ласерске светлости од 1 µм. Ситуација се мења у тренутку када се површина топи: упијање скаче, формира се капилара паре, а вишеструке унутрашње рефлексије задржавају енергију унутар кључаонице. Прелазак са-доминираног на грејање којим доминира кључаоница{5}} је одлучујући догађај у ласерском заваривању алуминијума.

Пошто је почетна апсорпција ниска, процесу је потребан кратак „ударац“ велике-снаге-густине да би се отворио кључаоница. Једном успостављен, завар може да ради са нижом густином снаге, али радни прозор остаје узак. Превише споро и кључаоница постаје нестабилна; пребрзо и кључаоница се сруши пре него што се постигне потпуни продор.

Практичне полуге укључују:

• Површинска текстура или брушењеза подизање почетне апсорпције.
• Повећање снаге или прилагођени таласни облици импулсада бисте избегли експлозивно испаравање при покретању{0}}.
• Осциловање зрака (колебање)за проширење кључаонице и побољшање премошћавања јаза.
• Дефоцус манагементза подешавање дистрибуције енергије преко зглоба.

Ако упоређујете ласерско заваривање са лучним процесима на алуминијуму, наш чланак оручно ласерско заваривање замењујући ТИГ на легурама алуминијумапоказује како сноп од 1 µм утиче на брзину кретања, унос топлоте и изобличење на стварним 6ккк спојевима. За препоруке параметара правог кундака{3}}Параметри заваривања сучелих{0}} спојева за алуминијумстраница наводи типична подешавања снаге, брзине и заштите.

Ласерско заваривање{0} алуминијума високог квалитета је системски резултат. Један слаб корак поткопава осталих пет. Користите ову контролну листу пре пуштања процеса у производњу:

1. Заштитни гас и хардвер.Користите аргон или мешавине аргон-хелијум. Проверите угао млазнице, мировање-и брзину протока за ламинарну покривеност. Турбулентно струјање увлачи ваздух у базен.
2. Припрема површине.Уклоните уља и оксиде. Чувајте очишћене делове под контролисаном влажношћу; ре-оксидација почиње за неколико сати.
3. Скуп параметара.Балансирајте снагу, фокусну позицију и брзину путовања за легуру и дебљину. Покрените дизајн-експеримената-на стварном делу, а не само на равним купонима.
4. Стратегија попуњавања.Додајте жицу 4047/5356 када је потребна отпорност на пукотине или премошћавање празнина. Ускладите пунило са основном легуром и радним окружењем.
5. Напредне технике.Узмите у обзир двоструку-тачку, колебање снопа или вруће{1}}повлачење жице када су доследност продирања или толеранција зазора критични.
6. Пост{0}}верификацију.Користите визуелну инспекцију плус Кс-испитивање или ултразвучно тестирање за безбедност{1}}критичних спојева. Документујте прозор прихваћених параметара и користите у-процесном надзору фотодиода или плазме за детекцију одступања.
7. Преглед зоне{0}захваћене топлотом.Легуре које очвршћавају старењем, као што је 6061, могу изгубити снагу у ХАЗ-у. Ако су механичка својства гранична, редизајнирајте спој или додајте корак старења након{3}}завара.

За примењену студију случаја, наша страница накућиште алуминијумске камере ласерско заваривањепоказује како ови исти кораци контролишу изобличење и козметички изглед на аутомобилским деловима са танким{0}}зидовима. За веће-редове, нашаутоматска континуална радна станица за ласерско заваривање влаканаинтегрише ове контроле у ​​ћелију{0}}спремну за производњу.

Ласерско заваривање алуминијумске легуре награђује методички инжењеринг. Почните са ласером са влакнима или диском од 1 µм, изаберите 5ккк или 6ккк основне метале када је то могуће, агресивно чистите површине и стабилизујте кључаоницу кроз модулацију снаге или осцилацију зрака. Третирајте порозност као проблем-управљања водоником и стабилношћу кључаонице{6}}а, а вруће пуцање третирајте као проблем хемије-и-ограничења. Урадите и једно и друго, и добијени спојеви одговарају обећању алуминијума о лаганој тежини са поузданим механичким перформансама.

За поправку на терену, прототип или рад са малим{0}}обимом где је мобилност важна, а1000В ручни ласерски заваривач са влакнимаможе испоручити исти квалитет зрака у преносивом пакету. Да бисте видели комплетан асортиман наших система, прегледајтеиндустријска опрема за ласерско заваривањеили пошаљите своје захтеве за легуру, дебљину и спојеве нашем тиму за апликације на процену процеса.