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鋁合金型材金屬激光焊接機的難題和防范措施

文章出處:本站    人氣:731    發表時間:2022-04-19 11:40:16

鋁合金型材金屬激光焊接機的難題和防范措施。

1、鋁合金型材表面具有高抓感和高傳熱。

這一特點可以通過鋁合金型材的外部經濟結構來表達。由于鋁合金型材中存在相對較高密度的自由電子,自由電子被激光(明顯的無線電波)強制振動,產生二次無線電波,導致反射波明顯,散射波較差。因此,鋁合金型材表層對激光的透過率高,消化性小。電子的自由布朗運動被激發,越來越強烈,所以鋁合金型材也有很高的傳熱。

世界上許多國家對鋁合金型材對激光的把握做了大量的科學研究。實驗得出結論,適當的表面正火處理,如噴砂、砂光和拋光、表面的有機化學腐蝕、表面電鍍、高純石墨涂層、煤氣爐中的空氣氧化等。,可以減少光反射面,合理擴大鋁合金型材對光動能的消化吸收。另一方面,從電焊整體設計層面考慮,在鋁合金型材表層進行人工服務制孔,或者連接輕型除塵器、V型焊縫或拼焊(拼縫縫隙等于人工服務制孔),可以提高鋁合金型材對激光的消化吸收,獲得很大的穿透力。另一方面,可以利用焊接間隙的有效設計理念,提高鋁合金型材表層對激光動能的消化吸收。

2.鋁合金型材激光焊接機小圓孔的利用及等離子技術的危害。

鋁合金型材金屬激光焊接機在整個過程中,小圓孔的出現可以進一步提高原材料對激光的消化性,電焊可以獲得大量的動能,而鋁元素及其鋁合金型材中的Mg、Zn、Li熔點低,揮發性大,飽和蒸氣壓高。雖然這有利于小圓孔的產生,但等離子技術的水冷效應(等離子技術可以屏蔽和消化動能,它減少了激光對對接焊縫的動能輸入,加快了等離子技術本身的“超溫”,但它阻止了小圓孔的繼續存在,小圓孔極易造成氣孔等鑄造缺陷,進而危及電焊成形和接頭的物理性能。因此,小圓孔的感應和穩定成為保證金屬激光焊接機質量的重中之重。

由于鋁合金型材的高抓持性和高傳熱性,激光必須具有較高的比能才能誘導小圓孔的產生。由于比能閾值的高低本質上是由其合金成分決定的,因此可以根據操縱過程的主要參數來選擇和確定激光器的輸出功率,以保證合適的熱輸入,從而獲得穩定的電焊全過程。另一方面,比能閾值還必須遭受維持氣體類型的危害。例如,在金屬激光焊接鋁合金型材中使用N2氣體時,容易誘發小圓孔,而使用He氣體則不能誘發小圓孔。由于N2和鋁之間的化學反應,轉化的Al-N-O三種化學物質提高了激光消化率。

3.出風口的問題

不同類型的鋁合金型材導致不同類型的出風口。一般鋁合金型材在電焊全過程中會造成以下幾種氣孔。

3.1.氡洞。鋁合金在自然環境中用氫氣熔化后,其內部氫含量可超過約0.69ml/100g。但凝結后,氫在平衡狀態下的溶解做功能力最多只能是0.036ml/100g,兩者相差近20倍。因此,在整個液態硬盤向固態硬盤轉變的過程中,液態鋁中不必要的氡必須被溶解。如果溶解的氫氣不能令人滿意地逸出,就會聚集成氣泡,殘留在固態硬盤的鋁合金型材中,成為出氣口。

3.2.維護蒸汽造成的空氣出口。一般金屬激光焊接機的鋁合金型材在整個過程中,由于熔池底部小圓孔中前端金屬材料的明顯揮發,維護氣體被卷進熔池中產生氣泡,當氣泡無法逸出時,就留在固態硬盤的鋁合金型材中,成為出氣口。

3.3.小圓孔塌陷造成的空氣出口。在金屬激光焊接機的整個過程中,當界面張力超過蒸汽的工作壓力時,小圓孔就會不穩定而塌陷,金屬材料在無法填充的情況下就會產生孔洞。鋁合金型材金屬激光焊接機也有很多減少或防止出氣孔缺陷的具體對策,如調整激光器的輸出功率方式、減少小圓孔的不穩定塌陷、改變光聚焦和斜直射的高寬比、電焊全過程通過場釋放電磁感應的作用、在真空泵中進行電焊等。近年來出現了選擇填絲或預置合金粉、復合熱原、雙聚焦技術等減少氣孔的加工技術,具有很好的實用效果。

4.開裂問題

型材屬于典型的共晶鋁合金,在金屬激光焊接機快速凝固時更容易產生熱裂紋。當焊接金屬晶體時,在柱狀晶體邊界產生低熔點共晶體,例如AL-Si或Mg-Si。為了減少熱裂,金屬激光焊接機可以通過填絲或預置合金粉末來進行。根據激光波模式的調整,也可以通過操作熱按鈕來減少晶體裂紋。


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