Saat ini, dengan meningkatnya kompleksitas pipa otomotif, semakin banyak titik pengelasan, mau tidak mau membawa banyak masalah pengelasan api, tentunya setiap metode pengelasan memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Artikel ini menganalisis kelayakan pipa AC pengelasan laser.
Bagaimana mengatasi masalah pengelasan laser paduan aluminium
Saat ini, pengelasan laser banyak digunakan dalam industri permesinan. Selain itu, teknologi laser juga memiliki karakteristik masukan panas pengelasan yang kecil, pengaruh area panas pengelasan yang kecil, tidak mudah berubah bentuk, dll. Oleh karena itu, telah mendapat perhatian khusus di bidang pengelasan paduan aluminium.
Di sisi lain, karena karakteristik pemrosesan paduan aluminium, terdapat beberapa kesulitan pengelasan dalam pengelasan laser paduan aluminium. Bagaimana cara mengatasi masalah-masalah ini?
Masalah 1: Paduan aluminium memiliki tingkat penyerapan laser yang rendah.
Masalah ini terutama disebabkan oleh bahan paduan aluminium. Karena reflektifitas awal yang tinggi dan konduktivitas termal yang tinggi dari paduan aluminium terhadap sinar laser, paduan aluminium memiliki penyerapan sinar laser yang rendah sebelum meleleh. Paduan aluminium memiliki efek refleksi yang kuat pada sinar laser karena tingginya kepadatan elektron bebas dalam paduan aluminium dalam kondisi padat, yang cenderung berinteraksi dengan foton dalam berkas dan memantulkan energinya. Penelitian telah menunjukkan bahwa reflektifitas paduan aluminium mencapai 90% untuk laser gas CO2 dan mendekati 80% untuk laser padat. Pada saat yang sama, paduan aluminium memiliki konduktivitas termal yang kuat, sehingga rendahnya penyerapan sinar laser oleh paduan aluminium. Oleh karena itu, tindakan yang tepat harus diambil untuk meningkatkan penyerapan sinar laser oleh paduan aluminium.
Untuk masalah ini, solusinya terutama mencakup aspek-aspek berikut :.
1. Perlakuan awal permukaan bahan paduan aluminium. Paduan aluminium memiliki respons laser yang tinggi. Perlakuan awal yang tepat pada permukaan paduan aluminium, seperti oksidasi anodik, pemolesan elektrolitik, peledakan pasir, peledakan pasir, dll. dapat secara signifikan meningkatkan penyerapan energi radiasi di permukaan. Penelitian telah menunjukkan bahwa kecenderungan kristalisasi paduan aluminium setelah penghilangan lapisan oksida lebih tinggi dibandingkan dengan paduan aluminium asli. Agar tidak merusak permukaan akhir paduan aluminium, menyederhanakan proses pengelasan laser, Anda dapat menggunakan proses pengelasan untuk meningkatkan suhu permukaan benda kerja untuk meningkatkan penyerapan material terhadap laser.
2. Kurangi ukuran titik dan tingkatkan kepadatan daya laser. Dengan meningkatkan kepadatan daya laser untuk meningkatkan penyerapan paduan aluminium ke laser. Peningkatan kepadatan daya laser akan membuat kolam lelehan las menghasilkan efek lubang kecil, yang dapat sangat meningkatkan material ke tingkat penyerapan laser.
3. Ubah struktur pengelasan, sehingga sinar laser dipantulkan berkali-kali pada celah untuk memudahkan pengelasan laser pada paduan aluminium. Bentuk sambungan akan mempengaruhi penyerapan laser. v-bevel dan square bevel lebih kondusif untuk pembentukan lubang kunci dibandingkan sambungan tanpa bevel, sehingga kepadatan daya laser meningkat, dan penyerapan laser paduan aluminium meningkat.
Masalah 2: Mudah menghasilkan porositas dan retakan termal, proses pengelasan laser paduan aluminium rentan terhadap porositas dan retakan termal.
Porositas adalah jenis cacat yang paling sering dan paling penting dalam pengelasan laser paduan aluminium. Jenis porositas dapat dibagi menjadi 2 kategori.
Kelas A disebabkan oleh pengelasan laser paduan aluminium dalam proses pendinginan kelarutan hidrogen turun tajam, kandungan hidrogen paduan aluminium keadaan cair hingga {{0}}.69mL/100g, pemadatan pendinginan kandungan hidrogen paduan aluminium 0,036 mL/100g, pengendapan hidrogen jenuh dan pembentukan pori-pori hidrogen. Selain itu, terdapat lapisan film oksida pada permukaan paduan aluminium, dan air kristal pada permukaan paduan aluminium, udara dan uap air dalam gas pelindung langsung terurai menjadi hidrogen selama pengelasan. Pori-pori hidrogen ini dalam proses pendinginan cepat pengelasan laser paduan aluminium keluar, dan tetap berada di dalam lasan untuk membentuk pori-pori hidrogen.
Kategori lainnya adalah karena proses pengelasan laser yang dihasilkan oleh ketidakstabilan dan keruntuhan lubang kunci, logam cair terlambat mengisi lubang yang terbentuk. Porositas yang berlebihan akan mengurangi kepadatan las, mengurangi daya dukung sambungan, dan akan menyebabkan kekuatan dan plastisitas sambungan mengalami penurunan yang berbeda-beda.
Mengurangi pengelasan laser paduan aluminium pada cacat porositas dalam beberapa tindakan, seperti mengubah jalur berjalan sinar laser, menggunakan osilasi sinar ke kolam cair untuk pengadukan, meningkatkan kemungkinan porositas keluar dari permukaan, penggunaan kawat pengisi atau bubuk paduan pengisi, serta penggunaan teknologi dual-spot dan pengelasan komposit laser dan tindakan lainnya dapat dicapai untuk mengurangi efek porositas, namun sulit untuk dihilangkan dari akarnya. Konduktivitas termal aluminium relatif baik, sesuai dengan bahan paduan aluminium, ketebalan dan kondisi permukaan dalam proses pengelasan untuk menyesuaikan bentuk gelombang daya laser. Seperti yang ditunjukkan pada gambar sebelum ujung bentuk gelombang untuk pengelasan, juga dapat digunakan sebelum pemanasan awal setelah bentuk gelombang isolasi untuk pengelasan, untuk mengurangi titik hembusan dan porositas memainkan peran tertentu. Hal ini dapat mengurangi keruntuhan pori-pori yang tidak stabil, mengubah sudut iradiasi sinar laser, dan menerapkan medan magnet dalam pengelasan, namun juga dapat secara efektif mengontrol pori-pori yang dihasilkan selama proses pengelasan.
Alasan terjadinya keretakan termal pada pengelasan laser paduan aluminium terutama terkait dengan karakteristik dan proses pengelasannya sendiri. Penyusutan pemadatan paduan aluminium (hingga 5%), tegangan dan deformasi pengelasan, dan logam las dalam kristalisasi sepanjang batas butir akan menghasilkan organisasi eutektik titik leleh yang rendah, sehingga batas butir gaya ikatan melemah pada tegangan tarik. di bawah pengaruh pembentukan retakan panas.
Penerapan metode pengisian kawat atau serbuk paduan dapat mengurangi kecenderungan terjadinya keretakan panas, dan mengontrol kecepatan pemanasan dan pendinginan dengan mengatur parameter proses pengelasan juga dapat mengurangi kecenderungan terjadinya keretakan panas. Saat menggunakan laser YAG, masukan panas dapat dikontrol dengan menyesuaikan bentuk gelombang pulsa untuk meminimalkan keretakan kristal.
Masalah 3:Penurunan sifat mekanik sambungan las - pelunakan
Hilangnya elemen paduan yang terbakar selama proses pengelasan mengurangi sifat mekanik sambungan las paduan aluminium.
“Pelunakan” adalah fenomena berkurangnya kekuatan dan kekerasan sambungan las. Ketika sambungan paduan aluminium pengelasan laser digunakan, jaringan las dan zona sambungan las yang terkena panas memiliki masalah pelunakan yang sama. Sejumlah besar penelitian menunjukkan bahwa fenomena pelunakan pada pengelasan paduan aluminium sulit dihilangkan secara mendasar, namun dibandingkan dengan pengelasan berpelindung gas, pengelasan laser disebabkan oleh berkurangnya masukan panas, sehingga zona pelunakan las lebih sempit. Pengelasan laser paduan aluminium dan pengelasan terlindung gas elektroda leleh dibandingkan dengan sambungan las laser, tingkat "pelunakan" lebih rendah, dan kekuatan tarik dengan peningkatan kecepatan pengelasan dan peningkatan. Plasma pada proses pengelasan dampak energi ionisasi elemen aluminium rendah, pengelasan laser lebih cenderung membentuk plasma logam, plasma disebabkan oleh refraksi laser, defleksi, sehingga mengubah titik fokus posisi sinar laser, sehingga bahwa rasio kedalaman las berkurang, mempengaruhi kualitas sambungan las. Mengadopsi metode bubuk yang telah diposisikan sebelumnya pada permukaan benda kerja untuk melemahkan ekspansi plasma dalam arah ketinggian lompatan, sehingga plasma pada permukaan benda kerja dapat menjaga stabilitas relatif amplitudo lompatan.
Pori-pori yang tidak stabil pada proses pengelasan paduan aluminium menyebabkan penurunan sifat mekanik sambungan las. Paduan aluminium terutama mencakup Zn, Mg dan Al. Pada proses pengelasan, titik didih aluminium lebih tinggi dibandingkan dua unsur lainnya. Oleh karena itu, beberapa elemen paduan dengan titik didih rendah dapat ditambahkan saat mengelas elemen paduan aluminium, yang kondusif bagi pembentukan lubang kecil dan kekencangan pengelasan.
Dua teknologi pengelasan laser paduan aluminium
1 pengelasan leleh otomatis laser paduan aluminium
Pengelasan laser self-melting mengacu pada sinar laser dengan kepadatan energi tinggi sebagai sumber panas, berdampak pada permukaan bahan dasar, sehingga bahan dasar itu sendiri meleleh, pembentukan metode pengelasan sambungan las. Untuk pengelasan laser paduan aluminium, permukaan paduan aluminium dari reflektifitas laser tinggi, pengelasan membutuhkan daya laser yang lebih besar; diameter titik laser kecil, persyaratan presisi alat las tinggi, nilai toleransi celah bagian rendah, biasanya memerlukan nilai celah bagian 0.2mm sebagai berikut; proses pengelasan kecepatan pemanasan dan pendinginan, pengelasan cacat porositas, konsentrasi kepadatan energi laser, efek lubang kunci mudah menyebabkan cekung las dan fenomena tepi menggigit, oleh karena itu, untuk proses pengelasan, laser beam adalah sumber panas sinar laser dengan kepadatan energi tinggi. Fenomena tepi tergigit, oleh karena itu, parameter proses pengelasan memiliki persyaratan yang tinggi. Pengelasan laser self-melting pada pengelasan paduan aluminium mencerminkan keunggulan kualitas pengelasan yang baik, kecepatan pengelasan yang cepat dan otomatisasi yang mudah, dan banyak digunakan dalam industri otomotif. Dalam industri kendaraan listrik, penyegelan cangkang baterai daya terutama digunakan dalam pengelasan leleh otomatis laser paduan aluminium. Perusahaan kendaraan energi baru di badan aluminium, rakitan pintu dan sisi komponen struktural pengelasan juga digunakan dalam pengelasan fusi laser paduan aluminium.
2 Pengelasan kawat pengisi laser paduan aluminium
Pengelasan kawat pengisi laser pada laser masih sebagai sumber panas utama untuk melelehkan logam yang dilas, namun penggunaan perangkat pengumpanan kawat otomatis ke kolam cair secara terus menerus dimasukkan ke dalam logam pengisi untuk mencapai proses sambungan metalurgi. Dibandingkan dengan pengelasan laser self-melting, pengelasan kawat pengisi laser melonggarkan persyaratan akurasi celah proses pengelasan, dengan mengisi kawat dengan komposisi berbeda, untuk meningkatkan sifat metalurgi lasan, untuk mencegah timbulnya retakan dan porositas termal las. , dan untuk meningkatkan stabilitas proses pengelasan dan sifat mekanik sambungan.
Pengelasan kawat pengisi laser paduan aluminium memiliki karakteristik kualitas penampilan yang baik, presisi celah proses lebih longgar dibandingkan pengelasan laser self-melt, dll. Biasanya diterapkan pada permukaan tampilan bodi, seperti antara penutup atas dan penutup samping. , dan di antara panel atas dan bawah pada pelat luar penutup kompartemen bagasi. Ada juga beberapa model untuk mendapatkan kualitas pengelasan yang lebih tinggi dan penggunaan las kawat pengisi laser untuk mengelas pintu paduan aluminium.
3 laser paduan aluminium - pengelasan komposit busur
Pengelasan komposit laser-busur adalah laser dan busur 2 jenis sifat fisik, mekanisme perpindahan energi sangat berbeda dari komposit sumber panas bersama-sama, dan bersama-sama dalam peran benda kerja yang dilas, tidak hanya memberikan permainan penuh pada 2 jenis panas menjadi sumber kelebihan masing-masing, namun juga saling melengkapi kekurangan masing-masing. Dalam pengelasan komposit laser - busur paduan aluminium, busur dapat memandu sumber panas laser, meningkatkan paduan aluminium pada kemampuan penyerapan laser dan pemanfaatan energi proses pengelasan, dan pembentukan permukaan las daripada pengelasan laser self-melt. Selain itu, pengenalan busur dapat sangat mengurangi keakuratan pemasangan benda kerja yang dilas, sedangkan busur memiliki efek pengenceran pada plasma pengelasan laser, yang dapat mengurangi efek pelindung plasma pada laser. Laser berperan penting dalam stabilisasi busur, sehingga busur dapat distabilkan pada pengelasan berkecepatan tinggi pada sambungan, yang dapat meningkatkan kualitas pengelasan sambungan dan meningkatkan kecepatan pengelasan.
Kesimpulan
Kepadatan energi sinar las laser paduan aluminium hingga 109W/cm2, pada saat yang sama memiliki keunggulan pemanasan terkonsentrasi, kerusakan termal, rasio kedalaman dan lebar las, deformasi pengelasan, dll., proses pengelasan mudah diintegrasikan, otomatisasi, fleksibilitas , pengelasan berkecepatan tinggi dan presisi tinggi dapat dicapai, dan proses pengelasan tidak memerlukan lingkungan vakum, tidak menghasilkan sinar-X, terutama cocok untuk pengelasan struktur kompleks dengan presisi tinggi. Fitur yang paling menarik dari pengelasan laser aluminium adalah efisiensinya yang tinggi, dan untuk memaksimalkan efisiensi tinggi ini, perlu diterapkan pada pengelasan fusi dalam dengan ketebalan besar. Oleh karena itu, penelitian dan penerapan laser berdaya tinggi untuk pengelasan fusi dalam dengan ketebalan besar akan menjadi tren perkembangan masa depan yang tak terelakkan. Pengelasan fusi dalam dengan ketebalan besar menyoroti fenomena lubang jarum dan pengaruhnya terhadap porositas las, sehingga mekanisme pembentukan dan kontrol lubang kecil menjadi semakin populer dan akan menjadi isu hangat yang menjadi perhatian umum dan penelitian di industri.
Meningkatkan stabilitas proses pengelasan laser, pembentukan las, dan kualitas las adalah tujuan yang ingin dicapai. Oleh karena itu, teknologi baru seperti proses komposit busur laser, pengelasan laser kawat pengisi, pengelasan laser bubuk non-preset, teknologi fokus ganda, pembentukan sinar, dll. akan lebih ditingkatkan dan dikembangkan.
