Alumīnija sakausējuma lāzermetināšana: procesa izaicinājumi, parametri un defektu kontrole

Alumīnija sakausējumi mūsdienu ražošanā ir visur: elektrisko-transportlīdzekļu akumulatoru paliktņi, kosmosa konstrukcijas, elektronikas korpusi un siltummaiņi. To izturības-un-svara attiecība ir lieliska, taču tas pats vieglums padara tos par vienu no sarežģītākajiem materiāliem, kas savienojami ar lāzeru.

Atšķirībā no tērauda, ​​alumīnijs atstaro lielu daļu krītošās lāzera gaismas istabas temperatūrā, ātri novada siltumu un satur izturīgu alumīnija{0}}oksīda apvalku, kas aiztur ūdeņradi un maina baseina kušanas{1}}ķīmiju. Šīs īpašības nepadara alumīniju "ne-metināmu" ar lāzeriem; tie vienkārši liek inženieriem viļņa garumu, staru kūļa kvalitāti, sakausējuma izvēli, virsmas stāvokli un aizsarggāzi uzskatīt par vienu savienotu sistēmu. Ja esat iesācējs šajā procesā, mūsulāzermetināšanas iekārtu darbības principsizskaidro, kā staru kūļa un materiāla mijiedarbība vispirms rada metināšanas baseinu. Plašāku informāciju par to, kuri metāli darbojas līdzīgi, skatiet mūsumateriālu saderības rokasgrāmata lāzermetināšanai.

Šajā rokasgrāmatā galvenā uzmanība ir pievērsta praktiskiem lēmumiem, kas atdala atkārtojamu alumīnija lāzera šuvi no kosmētikas lodītes, kas pilna ar porainību un plaisām.

Lāzera avota izvēle ir pirmais filtrs jebkurā alumīnija metināšanas pielietojumā. Ne katrs rūpnieciskais lāzers labi savienojas ar alumīniju.

CO₂ lāzeri (10,6 µm)vēsturiski cīnījās ar tukšu alumīniju, jo izkusušais baseins šajā viļņa garumā ļoti atstaro un plazmas ekranējums var pārtraukt enerģijas piegādi. Mūsdienās tie reti ir pirmā izvēle alumīnija dziļās{1}}iekļūšanas metināšanai, lai gan tos joprojām var izmantot specializētos lodēšanas vai apšuvuma{2}}lokšņu lietojumos.

Nd:YAG, šķiedru, diska un tiešās{0}}diodes lāzeri (~1 µm)dominē alumīnija veikala grīdā. Pie 1 µm sākotnējā atstarošanās spēja ir zemāka, nekā daudzi uzskata, un, tiklīdz veidojas atslēgas caurums, absorbcija strauji palielinās. Šķiedru un disku lāzeri nodrošina augstu spilgtumu, izcilu elektrisko efektivitāti un elastīgu šķiedru piegādi, tāpēc tie ir pēc noklusējuma ātrdarbīgai alumīnija savienošanai-automobiļu un akumulatoru ražošanā.

Pusvadītāju (diožu) lāzeribieži tiek izvēlēti siltuma vadīšanas{0}}režīmu procesiem, piemēram, cietlodēšanai. Automobiļu siltummaiņa-vai akumulatoru-pakojuma lietojumos diodes lāzers var izkausēt pildvielas stiepli vai lodēt sakausējumu, veidojot zemas-porainības savienojumu bez dziļās-atslēgas cauruma dinamikas, kas izraisa porainību.

Ja jūsu ražošanas līnija darbojas 24 stundas diennaktī un dod priekšroku ātrumam 5xxx vai 6xxx daļām, mūsušķiedru lāzera metināšanas sistēmas ražošanas līnijāmaptver jaudas diapazonus, staru{0}}piegādes iespējas un automatizācijas saskarnes. Mikro-savienojumiem vai karstum-jutīgiem mezgliem, aQCW kvazi{0}}nepārtraukta viļņa metināšanas platformapiegādā milisekundes maksimālos impulsus ar zemu vidējo siltuma padevi, un mūsuQCW lāzera tehnoloģija un maksimālās{0}}jaudas dinamikas ceļvedisiet cauri tam, kā mijiedarbojas maksimālā jauda un darba cikls.

Sakausējuma izvēle ir tikpat svarīga kā lāzera izvēle. 5xxx sakausējums un 7xxx sakausējums var darboties kā pilnīgi atšķirīgi materiāli zem viena stara.

Tabulas vērtības ir tipiskas nozares vadlīnijas lāzermetināšanai. Precīza darbība ir atkarīga no temperamenta, biezuma, šuves konstrukcijas un pildvielas stratēģijas.

Darbam ar akumulatoru-moduļiem un kopnēm 6xxx ekstrūzijas un 5xxx loksnes ir ikdienas materiāli. Ja jūsu dizains savieno alumīniju ar vara vai niķeļa spailēm, mūsualumīnija{0}}līdz-niķeļa akumulatora lāzermetināšanas iekārtair izstrādāts atšķirīgām -metāla cilpām un kopnēm, kur ir nozīme pret plaisām-izturīgiem metināšanas grafikiem.

Porainība ir visizplatītākais alumīnija lāzera metinājuma defekts. Poras nāk no diviem galvenajiem avotiem: ūdeņraža un atslēgas cauruma nestabilitātes.

Ūdeņraža porainībasākas pie oksīda plēves. Al₂O3 uz virsmas adsorbē mitrumu no atmosfēras, griešanas eļļām vai šķīdinātāju atlikumiem. Kad oksīds sadalās kausējuma baseinā, atbrīvotajam ūdeņradim ir augsta šķīdība šķidrā alumīnijā, bet ļoti zema šķīdība cietā alumīnijā. Ātrās sacietēšanas laikā tas izplūst kā burbuļi, kas sasalst lodītes iekšpusē.

Atslēgas cauruma{0}}izraisīta porainībanotiek, kad atslēgas caurums svārstās vai sabrūk. Sabrukšanas gadījumā baseina iekšpusē var iesprūst aizsarggāze vai metāla tvaiki; ja baseins sacietē, pirms burbulis sasniedz virsmu, poras paliek.

Pielāgota lāzera impulsa viļņu forma alumīnija metināšanai

Tāpēc kontroles stratēģija ir trīs{0}}pusēja:

1. Tīras, sausas virsmas.Attaukošana un mehāniska vai ķīmiska oksīda noņemšana samazina ūdeņraža avotu vairāk nekā jebkurš pēc-metināšanas stiprinājums.
2. Stabils atslēgas caurums.Staru svārstības, jaudas modulācija vai optimizēts metināšanas ātrums samazina sabrukšanas biežumu.
3. Pareiza ekranēšana.Argons ir standarta; hēlija maisījumi var nomākt plazmu un paplašināt stabila procesa -logu.

Defektu salīdzinājums: nestabils atslēgas caurums un porains alumīnija metinājums

Plašāku defektu katalogu, kas ietver izšļakstījumus, iegriezumus un nepilnīgu iespiešanos, skatiet mūsu rokasgrāmatāizplatītas lāzermetināšanas kļūdas un lauka labojumi.

Karstā plaisāšana, ko sauc arī par sacietēšanas plaisāšanu, parādās sacietēšanas beigās, kad starp dendritiem paliek zemas -kušanas- plēves. Alumīnijā sakausējuma elementi, piemēram, varš un cinks, paplašina sacietēšanas diapazonu un padara šķidrās plēves ilgākas. Kad saraušanās spriegums izrauj daļēji sacietējušo savienojumu, gar metinājuma viduslīniju vai graudu robežām atveras plaisa.

Klasiskās mazināšanas darbības ir:

• Mainiet ķīmiju.Silīcija pievienošana caur 4043 vai 4047 pildvielas stiepli sašaurina sasalšanas diapazonu un palielina vairuma 6xxx sakausējumu izturību pret sacietēšanas plaisām.
• Samaziniet siltuma padevi.Apakšējās līnijas enerģija sašaurina biezo zonu un termisko spriedzi, kas izraisa plaisāšanu.
• Samaziniet savaldību.Pareiza stiprināšana, savienojuma sprauga un metināšanas secība samazina saraušanās spriegumu uz cietināšanas lodītes.
• Izmantojiet saderīgus pamatmateriālus.Ja iespējams, izvairieties no 2xxx un 7xxx parastajiem metāliem kausētām šuvēm un tā vietā izvēlieties 5xxx vai 6xxx.

Mūsu īpašais raksts par5 tipiski lāzermetināšanas defekti un profilaksepaplašina diskusiju par plaisām, iekļaujot aukstā plaisāšanu, nepilnīgu pildījumu un citas izplatītas problēmas.

Telpas temperatūrā tukšs alumīnijs atstaro aptuveni 90% vai vairāk no 1 µm lāzera gaismas. Situācija mainās brīdī, kad virsma kūst: absorbcija lec, veidojas tvaika kapilārs, un vairāki iekšējie atspīdumi aiztur enerģiju atslēgas caurumā. Pāreja no atstarošanas-uz sildīšanu, kurā dominē atslēgas caurums-, ir noteicošais notikums alumīnija lāzermetināšanā.

Tā kā sākuma absorbcija ir zema, procesam ir nepieciešams īss, liela -jaudas- blīvuma "perforators", lai sāktu atslēgas caurumu. Kad metināšana ir izveidota, tā var darboties ar mazāku jaudas blīvumu, bet darbības logs paliek šaurs. Pārāk lēns, un atslēgas caurums kļūst nestabils; pārāk ātri un atslēgas caurums sabrūk, pirms tiek sasniegta pilnīga iespiešanās.

Praktiskās sviras ietver:

• Virsmas teksturēšana vai noberšanalai paaugstinātu sākotnējo absorbciju.
• Jaudas palielināšana vai pielāgotas impulsa viļņu formaslai palaišanas laikā izvairītos no sprādzienbīstamas iztvaikošanas-.
• Stara svārstības (svārstības)lai paplašinātu atslēgas caurumu un uzlabotu atstarpi.
• Defokusa vadībalai noregulētu enerģijas sadalījumu pa locītavu.

Ja jūs salīdzināt lāzera metināšanu ar loka procesiem uz alumīnija, mūsu raksts parrokas lāzermetināšana, kas aizstāj TIG uz alumīnija sakausējumiemparāda, kā 1 µm stars ietekmē pārvietošanās ātrumu, siltuma padevi un kropļojumus reālos 6xxx sadursavienojumos. Taisnas sadursmes-locītavu parametru ieteikumiem,Alumīnija sadursavienojuma-metināšanas parametrilapā ir uzskaitīti tipiski jaudas, ātruma un ekranēšanas iestatījumi.

Augstas kvalitātes-alumīnija lāzermetināšana ir sistēmas rezultāts. Viens vājš solis grauj pārējos piecus. Pirms procesa izlaišanas ražošanā izmantojiet šo kontrolsarakstu:

1. Aizsarggāze un aparatūra.Izmantojiet argonu vai argona-hēlija maisījumus. Pārbaudiet sprauslas leņķi, nostādiet-un plūsmas ātrumu, lai nodrošinātu lamināro pārklājumu. Turbulentā plūsma ievelk gaisu baseinā.
2. Virsmas sagatavošana.Noņemiet eļļas un oksīdus. Uzglabājiet notīrītās detaļas kontrolētā mitrumā; re-oksidācija sākas dažu stundu laikā.
3. Parametru komplekts.Sabalansējiet jaudu, fokusa pozīciju un pārvietošanās ātrumu sakausējumam un biezumam. Veiciet-eksperimentu- noformējumu faktiskajā daļā, nevis tikai ar plakaniem kuponiem.
4. Pildījuma stratēģija.Pievienojiet 4047/5356 vadu, ja ir nepieciešama plaisu pretestība vai spraugu pārslēgšana. Saskaņojiet pildvielu ar bāzes sakausējumu un apkalpošanas vidi.
5. Uzlabotas tehnikas.Ja iespiešanās konsekvence vai spraugas tolerance ir kritiska, apsveriet iespēju izmantot dubulto-punktu, kūļa svārstību vai karstu-stiepļu padevi.
6. Pēc-procesa verifikācijas.Izmantojiet vizuālo pārbaudi, kā arī rentgena vai ultraskaņas pārbaudi, lai pārbaudītu{1}}kritisko savienojumu drošību. Dokumentējiet pieņemto parametru logu un izmantojiet-procesa fotodiodes vai plazmas uzraudzību novirzes noteikšanai.
7. Siltuma{0}}ietekmētās zonas apskats.Novecojošie{0}} sakausējumi, piemēram, 6061, var zaudēt spēku HAZ. Ja mehāniskās īpašības ir robežas, pārveidojiet savienojumu vai pievienojiet pēc-metināšanas novecošanas posmu.

Lietišķai gadījuma izpētei skatiet mūsu lapu vietnēalumīnija kameras korpusa lāzermetināšanaparāda, kā šīs pašas darbības kontrolē izkropļojumus un kosmētisko izskatu uz plānām{0}}automobiļu detaļām. Lielāka -skaļuma līnijām, mūsuautomātiska nepārtrauktas šķiedras lāzermetināšanas darbstacijaintegrē šīs vadīklas ražošanai{0}}gatavā šūnā.

Alumīnija sakausējuma lāzermetināšana apbalvo metodisko inženieriju. Sāciet ar 1 µm šķiedru vai diska lāzeru, izvēlieties 5xxx vai 6xxx parastos metālus, kad iespējams, agresīvi notīriet virsmas un stabilizējiet atslēgas caurumu, izmantojot jaudas modulāciju vai staru kūļa svārstības. Uztveriet porainību kā ūdeņraža-pārvaldības un atslēgas caurumu-stabilitātes problēmu, bet karsto plaisāšanu kā ķīmisko-un-ierobežojumu problēmu. Veiciet abus, un iegūtie savienojumi atbilst alumīnija vieglajam svaram un uzticamai mehāniskai veiktspējai.

Remontam uz lauka, prototipa vai neliela{0}}apjoma darbiem, kur mobilitātei ir nozīme, a1000W rokas šķiedru lāzermetinātājsvar nodrošināt tādu pašu staru kvalitāti pārnēsājamā iepakojumā. Lai redzētu visu mūsu sistēmu klāstu, pārlūkojietrūpnieciskās lāzermetināšanas iekārtasvai nosūtiet savas sakausējuma, biezuma un savienojuma prasības mūsu lietojumprogrammu komandai procesa novērtēšanai.