현재 자동차 파이프라인의 복잡성이 증가하고 용접 지점이 점점 더 많아짐에 따라 필연적으로 많은 화염 용접 문제가 발생하고 있습니다. 물론 각 용접 방법에는 고유한 장점과 단점이 있습니다. 이 기사에서는 레이저 용접 공조 파이프라인의 타당성을 분석합니다.
알루미늄 합금 레이저 용접 문제를 해결하는 방법
오늘날 레이저 용접은 기계 산업에서 널리 사용됩니다. 또한 레이저 기술은 용접 열 입력이 적고 용접 열 면적이 작으며 변형이 쉽지 않은 등의 특성을 갖고 있어 알루미늄 합금 용접 분야에서 특별한 주목을 받아 왔습니다.
한편, 알루미늄 합금의 가공 특성으로 인해 알루미늄 합금 레이저 용접에는 용접의 어려움이 있습니다. 이러한 문제를 해결하는 방법은 무엇입니까?
문제 1:알루미늄 합금은 레이저 흡수율이 낮습니다.
이 문제는 주로 알루미늄 합금 소재로 인해 발생합니다. 레이저 빔에 대한 알루미늄 합금의 높은 초기 반사율과 높은 열 전도성으로 인해 알루미늄 합금은 녹기 전에 레이저 빔의 흡수율이 낮습니다. 알루미늄 합금은 고체 상태에서 알루미늄 합금 내의 자유 전자 밀도가 높기 때문에 레이저 광에 강한 반사 효과를 가지며, 이는 빔의 광자와 상호 작용하여 에너지를 반사하는 경향이 있습니다. 연구에 따르면 알루미늄 합금의 반사율은 기체 CO2 레이저의 경우 90%, 고체 레이저의 경우 80%에 가깝습니다. 동시에, 알루미늄 합금은 열 전도성이 강하여 알루미늄 합금에 의한 레이저 광 흡수가 낮습니다. 따라서 알루미늄 합금의 레이저 광 흡수를 향상시키기 위해서는 적절한 조치를 취해야 합니다.
이 문제에 대한 솔루션에는 주로 다음과 같은 측면이 포함됩니다.
1. 알루미늄 합금 재료의 표면 전처리. 알루미늄 합금은 레이저 반응이 높습니다. 양극 산화, 전해 연마, 샌드블라스팅, 샌드블라스팅 등과 같은 알루미늄 합금 표면의 적절한 전처리는 표면의 복사 에너지 흡수를 크게 향상시킬 수 있습니다. 연구에 따르면 산화막 제거 후 알루미늄 합금의 결정화 경향은 원래 알루미늄 합금의 결정화 경향보다 높은 것으로 나타났습니다. 알루미늄 합금의 표면 마감을 파괴하지 않으려면 레이저 용접 공정을 단순화하고 용접 공정을 사용하여 공작물의 표면 온도를 높여 재료의 레이저 흡수를 향상시킬 수 있습니다.
2. 스폿 크기를 줄이고 레이저 출력 밀도를 높이십시오. 레이저 출력 밀도를 증가시켜 알루미늄 합금의 레이저 흡수를 향상시킵니다. 레이저 출력 밀도가 증가하면 용접 용융 풀이 작은 구멍 효과를 생성하여 재료의 레이저 흡수율을 크게 향상시킬 수 있습니다.
3. 알루미늄 합금의 레이저 용접을 용이하게 하기 위해 레이저 빔이 간격에 여러 번 반사되도록 용접 구조를 변경합니다. 관절의 형태는 레이저 흡수에 영향을 미칩니다. V-베벨 및 사각 베벨은 베벨 없는 조인트보다 키홀 형성에 더 도움이 되므로 레이저 출력 밀도가 증가하고 알루미늄 합금의 레이저 흡수가 증가합니다.
문제 2: 다공성 및 열 균열이 발생하기 쉽고, 알루미늄 합금 레이저 용접 공정은 다공성 및 열 균열이 발생하기 쉽습니다.
다공성은 알루미늄 합금 레이저 용접에서 가장 빈번하고 가장 중요한 유형의 결함입니다. 다공성의 유형은 2가지 범주로 나눌 수 있습니다.
클래스는 냉각 공정에서 알루미늄 합금 레이저 용접으로 인해 수소 용해도가 급격히 떨어지고 용융 상태 알루미늄 합금 수소 함량이 최대 {{0}}.69mL/100g이며 알루미늄 합금 수소 함량이 냉각 응고되는 경우 0.036입니다. mL/100g, 과포화 수소 침전 및 수소 기공 형성. 또한, 알루미늄 합금 표면에는 산화막층이 있고, 알루미늄 합금 표면의 결정수, 보호가스 중의 공기, 수분은 용접 중에 직접 수소로 분해됩니다. 알루미늄 합금 레이저 용접의 급속 냉각 과정에서 이러한 수소 기공은 빠져나가고 용접부에 머물면서 수소 기공을 형성합니다.
또 다른 범주는 열쇠 구멍의 불안정성과 붕괴로 인해 발생하는 레이저 용접 공정으로 인해 액체 금속이 형성된 구멍을 채우기에는 너무 늦었습니다. 과도한 다공성은 용접 밀도를 감소시키고 접합부의 하중 지지 능력을 감소시키며 접합부의 강도와 가소성의 감소 정도를 다르게 만듭니다.
레이저 빔의 보행 경로 변경, 교반을 위해 용융 풀에 대한 빔 진동 사용, 표면에서 탈출된 다공성 가능성 증가 등 다양한 조치를 통해 다공성 결함의 알루미늄 합금 레이저 용접을 줄입니다. 필러 와이어 또는 필러 합금 분말, 듀얼 스폿 기술 및 레이저 복합 용접 및 기타 조치를 사용하여 다공성의 영향을 줄일 수 있지만 뿌리에서 제거하기는 어렵습니다. 알루미늄의 열전도율은 알루미늄 합금의 재질, 레이저 출력 파형을 조정하는 용접 공정의 두께 및 표면 상태에 따라 상대적으로 좋습니다. 그림에 표시된 용접 파형 끝 부분은 용접 절연 파형 후 예열 전에도 사용할 수 있으며, 이는 발포점을 감소시키고 기공률이 일정한 역할을 합니다. 기공의 불안정한 붕괴를 줄이고 레이저 빔의 조사 각도를 변경하며 용접 시 자기장을 적용할 수 있을 뿐만 아니라 용접 과정에서 생성되는 기공을 효과적으로 제어할 수도 있습니다.
알루미늄 합금 레이저 용접에서 열 균열이 발생하는 이유는 주로 레이저 자체의 특성 및 용접 공정과 관련이 있습니다. 알루미늄 합금 응고 수축(최대 5%), 용접 응력 및 변형, 결정립계를 따라 결정화되는 용접 금속은 저융점 공융 조직을 생성하여 인장 응력에서 결합력의 결정립계가 약해집니다. 뜨거운 균열이 형성되는 작용하에.
와이어나 합금분말을 충전하는 방식을 채택하면 열간균열 경향을 줄일 수 있으며, 용접 공정 변수를 조정하여 가열 및 냉각 속도를 제어하면 열간균열 경향을 줄일 수도 있습니다. YAG 레이저를 사용하는 경우 펄스 파형을 조정하여 입열량을 제어하여 결정 균열을 최소화할 수 있습니다.
문제 3: 용접 링크의 기계적 특성 감소 - 연화
용접 공정 중 합금 원소의 연소 손실은 알루미늄 합금 용접 링크의 기계적 특성을 감소시킵니다.
"연화"는 용접 조인트의 강도와 경도가 감소하는 현상입니다. 레이저 용접 알루미늄 합금 조인트를 사용하는 경우 용접 조직과 용접 조인트의 열 영향 영역은 동일한 연화 문제를 갖습니다. 많은 연구에 따르면 알루미늄 합금 용접의 연화 현상은 근본적으로 제거하기 어렵지만 가스 차폐 용접에 비해 열 입력 감소로 인해 레이저 용접이 용접 연화 영역이 더 좁아지는 것으로 나타났습니다. 알루미늄 합금 레이저 용접 및 용융 전극 가스 차폐 용접은 레이저 용접 조인트에 비해 "연화" 정도가 낮고 용접 속도가 증가하고 인장 강도가 증가합니다. 용접 공정에서 플라즈마는 알루미늄 원소의 이온화 에너지에 미치는 영향이 낮기 때문에 레이저 용접은 금속 플라즈마를 형성할 가능성이 더 높으며, 레이저 굴절, 편향으로 인한 플라즈마는 레이저 빔 위치의 초점을 변경하므로 용접 깊이 비율이 감소하여 용접 조인트의 품질에 영향을 미칩니다. 점프 높이 방향의 플라즈마 팽창을 약화시키기 위해 공작물 표면에 사전 배치된 분말 방법을 채택하여 공작물 표면의 플라즈마가 점프 진폭의 상대적인 안정성을 유지할 수 있도록 합니다.
알루미늄 합금 용접 공정의 불안정한 기공은 용접 조인트의 기계적 특성을 저하시킵니다. 알루미늄 합금에는 주로 Zn, Mg 및 Al이 포함됩니다. 용접 공정에서 알루미늄의 끓는점은 다른 두 요소보다 높습니다. 따라서 알루미늄 합금 요소를 용접할 때 끓는점이 낮은 일부 합금 요소를 첨가할 수 있으며 이는 작은 구멍의 형성과 용접 견고성에 도움이 됩니다.
두 개의 알루미늄 합금 레이저 용접 기술
1 알루미늄 합금 레이저 자체 용융 용접
레이저 자기 용융 용접은 고 에너지 밀도 레이저 빔을 열원으로 사용하여 모재 표면에 충격을 가하여 모재 자체를 녹여 용접 조인트를 형성하는 용접 방법을 말합니다. 알루미늄 합금 레이저 용접의 경우 알루미늄 합금 표면의 레이저 반사율이 높기 때문에 용접에는 더 큰 레이저 출력이 필요합니다. 레이저 스폿 직경이 작고 용접 도구의 정밀도 요구 사항이 높으며 부품 간격의 공차 값이 낮습니다. 일반적으로 다음과 같은 0.2mm의 부품 간격 값이 필요합니다. 가열 및 냉각 속도의 용접 공정, 용접 다공성 결함, 레이저 에너지 밀도가 집중되고 열쇠 구멍 효과로 인해 용접 오목 및 가장자리 물림 현상이 쉽게 발생합니다. 따라서 물린 가장자리 현상은 용접 공정 매개 변수에 대한 요구 사항이 높습니다. 알루미늄 합금 용접의 레이저 자기 용융 용접은 우수한 용접 품질, 빠른 용접 속도 및 쉬운 자동화 등의 장점을 반영하며 자동차 산업에서 널리 사용됩니다. 전기 자동차 산업에서 파워 배터리 쉘의 밀봉은 주로 알루미늄 합금 레이저 자체 용융 용접에 사용됩니다. 알루미늄 차체, 도어 조립체 및 용접 구조 부품 측면의 신에너지 자동차 기업은 알루미늄 합금 레이저 융합 용접에도 사용됩니다.
2 알루미늄 합금 레이저 필러 와이어 용접
레이저의 레이저 필러 와이어 용접은 여전히 용접 금속을 녹이는 주요 열원이지만 야금학적 연결 공정을 달성하기 위해 용융 풀에 자동 와이어 공급 장치를 사용하여 필러 금속에 지속적으로 공급됩니다. 레이저 자가 용융 용접과 비교하여, 레이저 필러 와이어 용접은 용접 공정의 간격 정확도 요구 사항을 완화하여 다양한 조성의 와이어를 채워 용접의 야금 특성을 개선하고 용접 열 균열 및 다공성의 발생을 방지합니다. , 용접 공정의 안정성과 접합부의 기계적 특성을 향상시킵니다.
알루미늄 합금 레이저 필러 와이어 용접은 외관 품질이 좋고 레이저 자체 용융 용접 등에 비해 공정 간격 정밀도가 느슨하다는 특징이 있습니다. 일반적으로 상단 덮개와 측면 인클로저 사이와 같은 본체의 외관 표면에 적용됩니다. , 러기지 컴파트먼트 커버 외부 플레이트의 상부 패널과 하부 패널 사이. 더 높은 용접 품질을 얻고 레이저 필러 와이어 용접을 사용하여 알루미늄 합금 도어를 용접하기 위한 일부 모델도 있습니다.
3 알루미늄 합금 레이저 - 아크 복합 용접
레이저-아크 복합 용접은 레이저와 아크의 두 가지 물리적 특성이며 에너지 전달 메커니즘은 열원 복합재와 매우 다르며 용접된 공작물의 역할을 함께 수행하여 두 가지 열을 최대한 활용합니다. 서로의 장점을 보완할 뿐만 아니라 서로의 단점을 보완하기도 합니다. 알루미늄 합금 레이저-아크 복합 용접에서 아크는 레이저 열원을 안내하고, 레이저 흡수 능력 및 용접 공정 에너지 활용도와 레이저 자체 용융 용접보다 용접 표면 형성에 대한 알루미늄 합금을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 아크의 도입은 용접된 공작물의 장착 정확도를 크게 감소시킬 수 있는 반면, 아크는 레이저 용접 플라즈마에 희석 효과가 있어 레이저에 대한 플라즈마의 차폐 효과를 감소시킬 수 있습니다. 레이저는 아크의 안정화에 중요한 역할을 하기 때문에 접합부의 고속 용접에서 아크가 안정화될 수 있어 접합부의 용접 품질을 향상시키고 용접 속도를 높일 수 있습니다.
결론
최대 109W/cm2의 알루미늄 합금 레이저 용접 빔 에너지 밀도는 동시에 집중 가열, 열 손상, 용접 깊이 및 폭 비율, 용접 변형 등의 장점을 가지며 용접 공정은 통합, 자동화, 유연성이 용이합니다. , 고속 및 고정밀 용접이 가능하며 용접 공정에 진공 환경이 필요하지 않으며 X-ray가 발생하지 않으며 특히 복잡한 구조의 고정밀 용접에 적합합니다. 알루미늄 레이저 용접의 가장 큰 매력은 높은 효율이며, 이 높은 효율을 최대한 활용하기 위해서는 심융착의 두꺼운 두께에 적용하는 것이 필요합니다. 따라서, 두꺼운 두께의 심융합 용접을 위한 고출력 레이저의 연구와 적용은 향후 개발의 불가피한 추세가 될 것입니다. 두꺼운 두께의 심융합 용접은 핀홀 현상과 그것이 용접 다공성에 미치는 영향을 강조하므로 핀홀의 형성 메커니즘과 제어가 점점 더 대중화되고 업계에서 일반적인 관심과 연구의 뜨거운 이슈가 될 것입니다.
레이저 용접 공정의 안정성, 용접 형성 및 용접 품질을 개선하는 것이 추구되는 목표입니다. 따라서 레이저 아크 복합 공정, 필러 와이어 레이저 용접, 사전 설정되지 않은 분말 레이저 용접, 이중 초점 기술, 빔 성형 등과 같은 새로운 기술이 더욱 개선되고 개발될 것입니다.
