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閱讀：80發(fā)布時(shí)間：2024-10-21
鋁合金型材金屬激光焊接機(jī)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(diǎn)可以通過(guò)鋁合金型材的外部經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)來(lái)表達(dá)。由于鋁合金型材中存在相對(duì)較高密度的自由電子，自由電子被激光(明顯的無(wú)線電波)強(qiáng)制振動(dòng)，產(chǎn)生二次無(wú)線電波，導(dǎo)致反射波明顯，散射波較差。因此，鋁合金型材表層對(duì)激光的透過(guò)率高，消化性小。電子的自由布朗運(yùn)動(dòng)被激發(fā)，越來(lái)越強(qiáng)烈，所以鋁合金型材也有很高的傳熱。
世界上許多國(guó)家對(duì)鋁合金型材對(duì)激光的把握做了大量的科學(xué)研究。實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，適當(dāng)?shù)谋砻嬲鹛幚?，如噴砂、砂光和拋光、表面的有機(jī)化學(xué)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(kuò)大鋁合金型材對(duì)光動(dòng)能的消化吸收。另一方面，從電焊整體設(shè)計(jì)層面考慮，在鋁合金型材表層進(jìn)行人工服務(wù)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(wù)制孔)，可以提高鋁合金型材對(duì)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(shè)計(jì)理念，提高鋁合金型材表層對(duì)激光動(dòng)能的消化吸收。
2.鋁合金型材激光焊接機(jī)小圓孔的利用及等離子技術(shù)的危害。
鋁合金型材金屬激光焊接機(jī)在整個(gè)過(guò)程中，小圓孔的出現(xiàn)可以進(jìn)一步提高原材料對(duì)激光的消化性，電焊可以獲得大量的動(dòng)能，而鋁元素及其鋁合金型材中的Mg、Zn、Li熔點(diǎn)低，揮發(fā)性大，飽和蒸氣壓高。雖然這有利于小圓孔的產(chǎn)生，但等離子技術(shù)的水冷效應(yīng)(等離子技術(shù)可以屏蔽和消化動(dòng)能，它減少了激光對(duì)對(duì)接焊縫的動(dòng)能輸入，加快了等離子技術(shù)本身的“超溫"，但它阻止了小圓孔的繼續(xù)存在，小圓孔極易造成氣孔等鑄造缺陷，進(jìn)而危及電焊成形和接頭的物理性能。因此，小圓孔的感應(yīng)和穩(wěn)定成為保證金屬激光焊接機(jī)質(zhì)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(dǎo)小圓孔的產(chǎn)生。由于比能閾值的高低本質(zhì)上是由其合金成分決定的，因此可以根據(jù)操縱過(guò)程的主要參數(shù)來(lái)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(wěn)定的電焊全過(guò)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(shí)，容易誘發(fā)小圓孔，而使用He氣體則不能誘發(fā)小圓孔。由于N2和鋁之間的化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化的Al-N-O三種化學(xué)物質(zhì)提高了激光消化率。
3.出風(fēng)口的問(wèn)題
不同類型的鋁合金型材導(dǎo)致不同類型的出風(fēng)口。一般鋁合金型材在電焊全過(guò)程中會(huì)造成以下幾種氣孔。
3.1.氡洞。鋁合金在自然環(huán)境中用氫氣熔化后，其內(nèi)部氫含量可超過(guò)約0.69ml/100g。但凝結(jié)后，氫在平衡狀態(tài)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(gè)液態(tài)硬盤向固態(tài)硬盤轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，液態(tài)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(huì)聚集成氣泡，殘留在固態(tài)硬盤的鋁合金型材中，成為出氣口。
3.2.維護(hù)蒸汽造成的空氣出口。一般金屬激光焊接機(jī)的鋁合金型材在整個(gè)過(guò)程中，由于熔池底部小圓孔中前端金屬材料的明顯揮發(fā)，維護(hù)氣體被卷進(jìn)熔池中產(chǎn)生氣泡，當(dāng)氣泡無(wú)法逸出時(shí)，就留在固態(tài)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(jī)的整個(gè)過(guò)程中，當(dāng)界面張力超過(guò)蒸汽的工作壓力時(shí)，小圓孔就會(huì)不穩(wěn)定而塌陷，金屬材料在無(wú)法填充的情況下就會(huì)產(chǎn)生孔洞。鋁合金型材金屬激光焊接機(jī)也有很多減少或防止出氣孔缺陷的具體對(duì)策，如調(diào)整激光器的輸出功率方式、減少小圓孔的不穩(wěn)定塌陷、改變光聚焦和斜直射的高寬比、電焊全過(guò)程通過(guò)場(chǎng)釋放電磁感應(yīng)的作用、在真空泵中進(jìn)行電焊等。近年來(lái)出現(xiàn)了選擇填絲或預(yù)置合金粉、復(fù)合熱原、雙聚焦技術(shù)等減少氣孔的加工技術(shù)，具有很好的實(shí)用效果。
4.開(kāi)裂問(wèn)題
型材屬于典型的共晶鋁合金，在金屬激光焊接機(jī)快速凝固時(shí)更容易產(chǎn)生熱裂紋。當(dāng)焊接金屬晶體時(shí)，在柱狀晶體邊界產(chǎn)生低熔點(diǎn)共晶體，例如AL-Si或Mg-Si。為了減少熱裂，金屬激光焊接機(jī)可以通過(guò)填絲或預(yù)置合金粉末來(lái)進(jìn)行。根據(jù)激光波模式的調(diào)整，也可以通過(guò)操作熱按鈕來(lái)減少晶體裂紋。
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