Gyda datblygiad technoleg laser a thechnoleg datblygu aloi alwminiwm, mae'n arbennig o bwysig cynnal ymchwil sylfaenol ymhellach ar dechnoleg cymhwyso weldio laser aloi alwminiwm, datblygu technoleg weldio laser aloi alwminiwm newydd, ac ehangu potensial cymhwysiad weldio laser aloi alwminiwm yn fwy effeithiol. strwythur, er mwyn deall statws cymhwysiad a thuedd datblygu technoleg weldio laser aloi alwminiwm.
Mae gan aloi alwminiwm cryfder uchel gryfder penodol uchel, stiffrwydd penodol, ymwrthedd cyrydiad da, perfformiad prosesu a phriodweddau mecanyddol, wedi dod yn ddeunydd metel anhepgor ar gyfer gweithgynhyrchu ysgafn strwythurol mewn awyrofod, llongau a meysydd trafnidiaeth eraill, ymhlith yr awyrennau a ddefnyddir fwyaf. Mae gan dechnoleg weldio fanteision unigryw wrth wella cyfradd defnyddio deunyddiau strwythurol, lleihau pwysau strwythurau, a gwireddu gweithgynhyrchu cost isel o ddeunyddiau cymhleth ac annhebyg, y mae technoleg weldio laser aloi alwminiwm yn fan poeth ymhlith y rhain.
O'i gymharu â dulliau weldio eraill, mae gan weldio laser fanteision gwres canolog, difrod thermol bach, cymhareb dyfnder i led weldio mawr, ac anffurfiad weldio bach. Mae'r broses weldio yn hawdd i'w hintegreiddio, yn awtomataidd ac yn hyblyg, a gellir gwireddu weldio cyflym a manwl uchel, yn arbennig o addas ar gyfer weldio manwl uchel o strwythurau cymhleth.
Gyda datblygiad technoleg materol, mae amrywiaeth o aloion alwminiwm cryfder uchel a chaledwch uchel yn parhau i gael eu cyflwyno, yn enwedig y drydedd genhedlaeth o aloi lithiwm alwminiwm, ymddangosiad aloion alwminiwm cryfder uchel newydd, technoleg weldio laser alwminiwm a gyflwynwyd yn fwy. a gofynion uwch, tra bod amrywiaeth aloion alwminiwm hefyd yn dod ag amrywiaeth o broblemau weldio laser newydd, felly mae'n rhaid inni astudio'r problemau hyn yn fanwl, Er mwyn ehangu potensial cymhwysiad strwythur weldio laser aloi alwminiwm yn fwy effeithiol.
Laser pŵer uchel
Mae weldio laser yn dechnoleg sy'n pelydru laser dwysedd uchel i'r wyneb metel ac yn gwneud i'r metel doddi ac yna oeri a chrisialu i ffurfio weldiad trwy'r cyplydd thermol rhwng y laser a'r metel. Yn ôl mecanwaith gweithredu thermol weldio laser gellir ei rannu'n weldio dargludiad thermol a weldio treiddiad dwfn yn ddau fath, mae'r cyntaf yn cael ei ddefnyddio'n bennaf mewn weldio pecyn rhannau manwl neu weldio micro a nano; Mae'r olaf yn aml yn cynhyrchu effaith twll bach tebyg i weldio trawst electron yn y broses weldio, gan ffurfio weldiad dwfn ac eang. Mae gwireddu weldio treiddiad dwfn laser yn gofyn am bŵer laser uchel, ac mae pedwar math o laser pŵer uchel yn cael eu cymhwyso ar hyn o bryd mewn weldio treiddiad dwfn laser.
1, laser nwy CO2
Y cyfrwng gweithio yw nwy CO2, allbwn laser tonfedd 10.6μm, yn ôl y strwythur excitation laser wedi'i rannu'n llif ardraws a llif echelinol dau fath. Er bod pŵer allbwn y laser CO2 traws-lif wedi cyrraedd 150kW, mae ansawdd y trawst yn wael ac nid yw'n addas ar gyfer weldio. Mae gan laser llif echelinol CO2 well ansawdd trawst a gellir ei ddefnyddio ar gyfer weldio aloion alwminiwm ag adlewyrchedd laser uchel.
2, laser solet YAG
Y cyfrwng gweithio yw rhuddem, gwydr neodymium a garnet alwminiwm yttrium dop neodymium, ac ati. Y donfedd allbwn yw laser 1.06μm. Mae laser YAG yn cael ei amsugno'n haws gan fetel na laser CO2, ac mae plasma yn effeithio'n llai arno, ar gyfer trawsyrru ffibr, gweithrediad weldio hyblyg, hygyrchedd safle weldio da, yw'r prif laser ar gyfer weldio strwythur aloi alwminiwm.
3, laser ffibr YLR
Mae'n fath newydd o laser a ddatblygwyd ar ôl 2002, gan ddefnyddio ffibr fel y deunydd matrics, dopio gwahanol ïonau daear prin, ac mae'r amrediad tonfedd allbwn tua 1.08μm, sydd hefyd yn drosglwyddiad ffibr. Mae'r defnydd chwyldroadol laser ffibr o strwythur ffibr dwbl-clad, yn cynyddu hyd y pwmp, yn gwella effeithlonrwydd pwmp, fel bod pŵer allbwn y laser ffibr yn cynyddu'n fawr. O'i gymharu â laser YAG, mae laser ffibr YLR yn ymddangos yn ddiweddarach, ond mae ganddo fanteision maint bach, cost gweithredu isel, ansawdd trawst uchel, a phŵer laser uchel.
Cais ymchwil ar strwythur weldio laser o aloi alwminiwm
Ers y 1990au, gyda datblygiad gwyddoniaeth a thechnoleg, mae ymddangosiad laserau uchel-disgleirdeb pŵer uchel, integreiddio technoleg weldio laser, datblygiad deallus, hyblyg, amrywiol yn dod yn fwy aeddfed, mwy o sylw gartref a thramor weldio laser mewn gwahanol feysydd o gais strwythur aloi alwminiwm. Ar hyn o bryd, mae rhai gweithgynhyrchwyr automobile yn Tsieina wedi mabwysiadu technoleg weldio laser mewn rhai modelau newydd, gyda datblygiad technoleg weldio laser ar gyfer plât trwchus aloi alwminiwm, bydd weldio laser yn cael ei gymhwyso i strwythur cerbydau arfog yn y dyfodol.
Er mwyn gwireddu gweithgynhyrchu ysgafn, cymhwyso ac ymchwil weldio laser o strwythur brechdanau aloi alwminiwm mewn gweithgynhyrchu strwythur llongau a threnau cyflym yw'r man cychwyn ymchwil cyfredol. Mae aloi alwminiwm yn ddeunydd strwythurol metel pwysig ar gyfer strwythurau awyrofod, felly yn Japan, mae'r Unol Daleithiau, y Deyrnas Unedig, yr Almaen a gwledydd datblygedig eraill yn rhoi pwys mawr ar ymchwil technoleg weldio laser aloi alwminiwm.
Gyda datblygiad technoleg weldio laser ffibr, mae maes gweithgynhyrchu hedfan gwledydd datblygedig wedi rhestru weldio laser ffibr a thechnoleg weldio cyfansawdd arc laser fel ffocws technoleg weldio aloi alwminiwm, yn enwedig weldio plât trwchus a weldio metel annhebyg. Er enghraifft, mae prosiect NALI yn yr Unol Daleithiau yn cynnal ymchwil ar weldio laser ffibr a thechnoleg weldio cyfansawdd arc laser ar gyfer strwythur siambr hylosgi awyrennau sifil a pheiriannau awyrennau JSF.
Nodweddion weldio laser aloi alwminiwm
O'i gymharu â weldio ymasiad confensiynol, crynodiad gwresogi weldio laser aloi alwminiwm, mae cymhareb dyfnder i led weldio yn fawr, mae anffurfiad strwythur weldio yn fach, ond mae rhai diffygion, wedi'u crynhoi fel a ganlyn:
(1) Mae diamedr bach y fan sy'n canolbwyntio ar laser yn arwain at ofynion uchel ar gyfer cywirdeb weldio workpiece a chydosod, fel arfer mae angen i fwlch y cynulliad a maint yr ymylon anghywir fod yn llai na 0.1mm neu 10% o'r plât trwch, sy'n cynyddu anhawster gweithredu'r strwythur weldio tri dimensiwn cymhleth
(2) Oherwydd bod adlewyrchedd aloi alwminiwm i'r laser ar dymheredd yr ystafell mor uchel â 90%, mae'r weldio treiddiad dwfn laser o aloi alwminiwm yn ei gwneud yn ofynnol i'r laser gael pŵer uchel. Mae ymchwil weldio laser o daflen aloi alwminiwm yn dangos bod y weldio treiddiad dwfn laser o aloi alwminiwm yn dibynnu ar y trothwy dwbl o ddwysedd pŵer laser ac ynni llinol, sy'n cyfyngu ar y cyd ymddygiad y pwll weldio yn y broses weldio ac yn olaf yn myfyrio ar y nodweddion ffurfio o'r weld. Gellir gwerthuso'r broses o optimeiddio'r weldiad treiddiad llawn yn ôl cymhareb lled cefn nodweddion ffurfio sêm weldio.
(3) Mae pwynt toddi aloi alwminiwm yn isel, mae llif metel hylif yn dda, mae anweddiad metel cryf o dan weithred laser pŵer uchel, anwedd metel / cwmwl plasma wedi'i ffoto-ysgogi wedi'i ffurfio gydag effaith twll bach yn y broses weldio yn effeithio ar amsugno aloi alwminiwm o ynni laser , gan arwain at ansefydlogrwydd proses weldio treiddiad dwfn, weldio sy'n dueddol o fandylledd, cwymp wyneb, ymyl a diffygion eraill;
(4) Mae cyflymder gwresogi ac oeri weldio laser yn gyflym, ac mae'r caledwch weldio yn uwch na chaledwch yr arc, ond oherwydd llosgi elfennau aloi yn y weldio laser o aloi alwminiwm, sy'n effeithio ar gryfhau'r aloi, y Mae gan weldio aloi alwminiwm y broblem o feddalu o hyd, a thrwy hynny leihau cryfder y cyd weldio aloi alwminiwm. Felly, prif broblem weldio laser aloi alwminiwm yw rheoli diffygion weldio a gwella perfformiad cymalau weldio.
Technoleg rheoli diffygion weldio laser o aloi alwminiwm
O dan weithred laser pŵer uchel, prif ddiffygion uniadau weldio treiddiad dwfn laser aloi alwminiwm yw mandylledd, cwymp wyneb a brathu ymyl, y gellir eu gwella trwy weldio llenwi gwifren laser neu weldio cyfansawdd arc laser. Mae'n anodd rheoli diffyg mandylledd weldio.
Mae'r canlyniadau ymchwil presennol yn dangos bod dau fath o mandyllau nodweddiadol mewn weldio treiddiad dwfn laser o aloi alwminiwm. Mae un yn mandyllau metelegol, sy'n cael eu hachosi gan lygredd deunydd neu ymwthiad aer yn y broses weldio fel weldio toddi arc. Y math arall yw mandylledd y broses, sy'n cael ei achosi gan amrywiad ansefydlog y twll bach sy'n gynhenid yn y broses weldio treiddiad dwfn laser.
Yn y broses o weldio treiddiad dwfn laser, mae'r twll yn aml yn llusgo y tu ôl i symudiad y trawst oherwydd effaith gludiog metel hylif, ac mae ei ddiamedr a'i ddyfnder yn amrywio o dan ddylanwad anwedd plasma / metel. Gyda symudiad y trawst a llif y metel pwll tawdd, mae swigod yn ymddangos ar flaen y twll yn y weldio treiddiad dwfn nad yw'n dreiddio oherwydd llif y metel pwll tawdd, ac mae swigod yn ymddangos ar y waist gul yng nghanol y twll yn y treiddiad llawn weldio treiddiad dwfn. Mae'r swigod yn mudo ac yn rholio gyda'r llif metel hylif, neu'n dianc o wyneb y pwll tawdd, neu'n cael eu gwthio yn ôl i'r twll bach, pan fydd y swigod yn cael eu solidified gan y pwll tawdd a'u dal gan y blaen metel, hynny yw, yn dod yn y mandylledd weldiad.
Yn amlwg, mae'r mandylledd metel yn cael ei reoli'n bennaf gan y rheolaeth trin wyneb cyn weldio a'r amddiffyniad nwy rhesymol yn ystod weldio, ac allwedd mandylledd y broses yw sicrhau sefydlogrwydd y twll bach yn ystod y weldio treiddiad dwfn laser. Yn ôl y laser domestig weldio technoleg ymchwil, aloi alwminiwm laser laser treiddiad dwfn weldio mandylledd rheoli dylid ystyried cyn weldio, weldio broses, weldio ôl-driniaeth o gysylltiadau amrywiol, crynhoi fel y prosesau newydd canlynol a thechnolegau newydd.
1, dull triniaeth cyn-weldio
Triniaeth wyneb cyn weldio yn ffordd effeithiol i reoli'r aloi alwminiwm laser weldio mandyllau metelegol, fel arfer mae dulliau trin wyneb wedi glanhau corfforol a mecanyddol, glanhau cemegol, yn y blynyddoedd diwethaf, bu glanhau sioc laser, a fydd yn gwella ymhellach y radd o awtomeiddio o weldio laser.
2, rheolaeth optimization sefydlogrwydd paramedr
Mae paramedrau proses weldio laser aloi alwminiwm fel arfer yn bennaf yn bŵer laser, defocus, cyflymder weldio, a chyfansoddiad a llif amddiffyn nwy. Mae'r paramedrau hyn yn effeithio nid yn unig ar effaith amddiffyn yr ardal weldio, ond hefyd ar sefydlogrwydd y broses weldio treiddiad dwfn laser, gan effeithio ar fandylledd y weldiad. Trwy'r weldio treiddiad dwfn laser o daflen aloi alwminiwm, canfyddir bod sefydlogrwydd treiddiad twll bach yn effeithio ar sefydlogrwydd y pwll weldio, ac yna'n effeithio ar ffurfio weldio gan arwain at ddiffygion mandylledd weldio. Ar ben hynny, mae sefydlogrwydd weldio treiddiad dwfn laser yn gysylltiedig â dwysedd pŵer laser a chyfateb maint llinol, felly mae pennu paramedrau proses resymol o ffurfio weldio sefydlog yn fesur effeithiol i reoli mandylledd weldio laser aloi alwminiwm yn effeithiol.
Mae'r canlyniadau'n dangos bod cymhareb lled cefn y weldiad i led arwyneb y weld (cymhareb lled cefn y weld) yn cael ei ddefnyddio i werthuso ffurfiad weldio a sefydlogrwydd y daflen aloi alwminiwm. Pan fydd dwysedd pŵer laser ac egni llinell yn cyfateb yn rhesymol, gellir gwarantu'r gymhareb weldio yn ôl i led, a gellir rheoli'r mandylledd weldio yn effeithiol.
3, weldio laser sbot dwbl
Mae weldio laser sbot dwbl yn cyfeirio at y broses weldio lle mae dau drawst laser â ffocws yn gweithredu ar yr un pwll weldio ar yr un pryd. Yn y broses o weldio treiddiad dwfn laser, un o'r prif resymau dros ffurfio mandylledd yw bod y nwy yn y twll bach wedi'i amgáu yn y pwll weldio gan y cau ar unwaith. Pan ddefnyddir weldio laser dwbl, oherwydd gweithrediad dwy ffynhonnell golau, mae agoriad mawr y twll bach yn ffafriol i ddianc yr anwedd metel mewnol, ac mae hefyd yn ffafriol i sefydlogrwydd y twll bach, er mwyn i leihau mandylledd y weld. Mae astudiaethau ar weldio laser o aloion alwminiwm A356, AA5083, 2024 a 5A90 i gyd yn dangos y gall weldio laser deuol leihau mandylledd weldio yn sylweddol.
4, weldio cyfansawdd arc laser
Mae weldio cyfansawdd arc laser yn ddull weldio lle mae laser ac arc yn cael eu cymhwyso i'r un pwll weldio. Gan ddefnyddio laser yn gyffredinol fel y brif ffynhonnell wres, gall y rhyngweithio rhwng laser ac arc wella dyfnder weldio laser a chyflymder weldio, a lleihau cywirdeb y cynulliad weldio. Gellir gwella sefydlogrwydd tyllau weldio laser trwy ddefnyddio gwifren llenwi i reoli priodweddau microstrwythur y cymalau weldio, a gall effaith ategol arc helpu i leihau mandylledd weldio.
Yn y broses weldio cyfansawdd arc laser, mae'r arc yn effeithio ar y cwmwl anwedd metel / plasma a achosir gan y broses laser, sy'n ffafriol i amsugno ynni laser a sefydlogrwydd tyllau bach. Mae canlyniadau weldio cyfansawdd arc laser o aloi alwminiwm hefyd wedi profi ei effeithiolrwydd.
5, weldio laser ffibr
Mae effaith twll bach proses weldio treiddiad dwfn laser oherwydd anweddiad cryf metel o dan weithred laser. Mae cysylltiad agos rhwng grym anwedd anweddu metel â dwysedd pŵer laser ac ansawdd trawst, sydd nid yn unig yn effeithio ar ddyfnder treiddiad weldio laser, ond hefyd yn effeithio ar sefydlogrwydd tyllau bach. Seiji. Mae et al. mae ymchwil ar laser ffibr pŵer uchel dur di-staen SUS304 yn dangos bod y pwll weldio yn hir yn ystod weldio cyflym, sy'n atal spatter, mae'r amrywiad twll bach yn sefydlog, ac nid oes gan flaen y twll bach unrhyw swigod. Pan ddefnyddir y laser ffibr ar gyfer weldio aloi titaniwm ac aloi alwminiwm yn gyflym, gellir cael weldiad di-fandylledd hefyd. Roedd Allen et al. Mae ymchwil ar dechnoleg rheoli nwy amddiffynnol mewn weldio laser ffibr aloi titaniwm yn dangos, trwy reoli lleoliad nwy amddiffynnol weldio, y gellir atal cynnwys nwy, gellir lleihau amser cau tyllau bach, gellir sefydlogi'r weldio tyllau bach , a gellir newid ymddygiad solidification y pwll weldio, gan leihau mandylledd y weldiad.
6, weldio laser pulsed
O'i gymharu â weldio laser parhaus, mae'r allbwn laser yn mabwysiadu modd curiadu, a all hyrwyddo llif cyfnodol a sefydlog y pwll tawdd, sy'n ffafriol i ddianc y swigen yn y pwll tawdd a lleihau mandylledd y weldiad. Astudiodd TY Kuo a SL Jeng ddylanwad modd allbwn pŵer laser weldio laser YAG ar fandylledd a phriodweddau dur gwrthstaen SUS 304L a weldio superaloi inconel 690. Mae'r canlyniadau'n dangos: Ar gyfer weldio laser pwls ton sgwâr, pan fo'r pŵer sylfaenol yn 1700w, mae mandylledd y weldiad yn lleihau gyda chynnydd osgled pwls ΔP, ac mae mandylledd dur di-staen yn gostwng o 2.1% i 0.5%, a hynny o mae superalloy yn gostwng o 7.1% i 0.5%.
7, technoleg prosesu cyfansawdd ar ôl weldio
Mewn cymwysiadau peirianneg ymarferol, hyd yn oed os yw'r driniaeth arwyneb yn llym cyn weldio a bod y broses weldio yn sefydlog, mae'n anochel y bydd weldio laser aloi alwminiwm yn cynhyrchu mandylledd weldio, felly mae'r defnydd o driniaeth ôl-weldio i ddileu mandylledd yn bwysig iawn. Ar hyn o bryd, mae'r dull yn weldio wedi'i addasu yn bennaf. Mae technoleg gwasgu isostatig poeth yn un o'r dulliau i ddileu mandylledd a chrebachu castiau aloi alwminiwm, ac fe'i cyfunir â thriniaeth wres straen aloi alwminiwm ar ôl weldio laser i ffurfio proses gyfansawdd o wasgu isostatig poeth a thriniaeth wres o aloi alwminiwm. cydrannau weldio laser, sydd nid yn unig yn dileu mandylledd y weldiad, ond hefyd yn gwella perfformiad y cyd.
Oherwydd nodweddion aloi alwminiwm, mae yna lawer o broblemau o hyd wrth gymhwyso weldio laser pŵer uchel, y brif broblem yw rheoli diffyg mandylledd y weldiad a gwella ansawdd y weldio. Er mwyn gwella sefydlogrwydd y broses weldio, dylai rheolaeth peirianneg mandylledd weldio laser aloi alwminiwm ystyried pob agwedd cyn weldio, yn ystod weldio ac ar ôl weldio. Felly, mae llawer o dechnolegau a phrosesau newydd wedi'u deillio, megis glanhau laser cyn weldio, paramedrau proses weldio optimeiddio rheoli cymhareb lled cefn, weldio laser trawst dwbl, weldio arc cyfansawdd laser, weldio laser pwls a weldio laser ffibr.
