كيفية حل مشكلة اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم

في الوقت الحاضر، مع زيادة تعقيد خط أنابيب السيارات، هناك المزيد والمزيد من نقاط اللحام، الأمر الذي يؤدي حتما إلى الكثير من مشاكل لحام اللهب. وبطبيعة الحال، كل طريقة لحام لها مزاياها وعيوبها. تحلل هذه المقالة جدوى خط أنابيب تكييف الهواء اللحام بالليزر.

اليوم، يستخدم اللحام بالليزر على نطاق واسع في صناعة الآلات. بالإضافة إلى ذلك، تتميز تقنية الليزر أيضًا بخصائص مدخلات حرارة اللحام الصغيرة، وتأثيرها الصغير على منطقة حرارة اللحام، وليس من السهل تشوهها، لذلك فقد حظيت باهتمام خاص في مجال لحام سبائك الألومنيوم.

من ناحية أخرى، نظرًا لخصائص معالجة سبائك الألومنيوم، فإن اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم لديه بعض صعوبات اللحام. كيفية حل هذه المشاكل؟

المشكلة 1: سبائك الألومنيوم لديها معدل امتصاص منخفض لليزر. ترجع هذه المشكلة أساسًا إلى مشكلة مادة سبائك الألومنيوم. نظرًا للانعكاس الأولي العالي والتوصيل الحراري العالي لسبائك الألومنيوم لشعاع الليزر، فإن معدل امتصاص سبائك الألومنيوم لشعاع الليزر قبل الذوبان منخفض جدًا. سبائك الألومنيوم لها تأثير انعكاس قوي على الليزر، وذلك بسبب الكثافة العالية للإلكترونات الحرة في الحالة الصلبة لسبائك الألومنيوم، مما يسهل عكس الطاقة مع الفوتون الموجود في الشعاع.

تظهر الدراسات أن انعكاس سبائك الألومنيوم إلى ليزر ثاني أكسيد الكربون الغازي يصل إلى 90%، وانعكاس الليزر الصلب يقترب من 80%. وفي الوقت نفسه، تتمتع سبائك الألومنيوم بموصلية حرارية قوية، مما يؤدي إلى معدل امتصاص منخفض جدًا لليزر المصنوع من سبائك الألومنيوم. لذلك، يجب اتخاذ التدابير المناسبة لتحسين معدل امتصاص الليزر لسبائك الألومنيوم.

لحل هذه المشكلة، تتضمن الحلول بشكل رئيسي الجوانب التالية:

1. المعالجة السطحية لمواد سبائك الألومنيوم. سبائك الألومنيوم لديها استجابة ليزر عالية. المعالجة المسبقة المناسبة لسطح سبائك الألومنيوم، مثل أكسدة الأنوديك، والتلميع الكهربائي، والسفع الرملي، والسفع الرملي، وما إلى ذلك. يمكنها تحسين امتصاص السطح للطاقة الإشعاعية بشكل كبير. أظهرت النتائج أن ميل تبلور سبائك الألومنيوم بعد إزالة طبقة الأكسيد أعلى من ميل تبلور سبائك الألومنيوم الأصلية. من أجل عدم تدمير السطح النهائي لسبائك الألومنيوم وتبسيط عملية اللحام بالليزر، يمكن استخدام عملية اللحام لزيادة درجة حرارة سطح قطعة العمل وتحسين معدل امتصاص المادة لليزر.

2. تقليل حجم البقعة وتحسين كثافة طاقة الليزر. تم تحسين امتصاص الليزر لسبائك الألومنيوم عن طريق زيادة كثافة طاقة الليزر. ستؤدي زيادة كثافة طاقة الليزر إلى حدوث ثقب صغير في حوض اللحام، مما قد يؤدي إلى تحسين معدل امتصاص المادة لليزر بشكل كبير.

3. قم بتغيير هيكل اللحام بحيث ينعكس شعاع الليزر في الفجوة عدة مرات لتسهيل اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم. يؤثر شكل المفصل على امتصاص ضوء الليزر. إن المشطوف المشطوف والمربع على شكل حرف V أكثر ملاءمة لتشكيل ثقوب المفاتيح من المفاصل غير المخروطية، وتزداد كثافة طاقة الليزر، كما يزيد معدل امتصاص الليزر لسبائك الألومنيوم.

المشكلة 2: من السهل إنتاج المسام والشقوق الساخنة، والتي من السهل إنتاج المسام والشقوق الساخنة في عملية اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم. المسامية هي العيب الأكثر شيوعا والأكثر أهمية في اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم. يمكن تقسيم أنواع الثغور إلى فئتين.

أحدها هو أنه نظرًا للانخفاض الحاد في ذوبان الهيدروجين في عملية تبريد اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم، يمكن أن يصل محتوى الهيدروجين في سبائك الألومنيوم المنصهرة إلى {{0}}.69 مل/100 جم، أي محتوى الهيدروجين من سبائك الألومنيوم بعد التبريد والتصلب هو 0.036 مل / 100 جرام، ويترسب الهيدروجين المفرط لتكوين مسام الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، هناك طبقة أكسيد على سطح سبائك الألومنيوم، ويتحلل الماء الموجود في الماء البلوري والهواء والغاز الواقي على سطح سبائك الألومنيوم مباشرة إلى هيدروجين أثناء اللحام. تكون مسام الهيدروجين هذه متأخرة جدًا بحيث لا يمكن الهروب منها أثناء عملية التبريد السريعة للحام الليزر لسبائك الألومنيوم، وتبقى في اللحام لتشكل مسام الهيدروجين.

والآخر يرجع إلى عدم استقرار ثقب المفتاح الناتج عن عملية اللحام بالليزر وانهياره، وليس لدى المعدن السائل وقت لملء الثقب. سوف تقلل المسامية المفرطة من كثافة اللحام، وتقلل من قدرة تحمل المفصل، وتقلل من قوة ولدونة المفصل بدرجات متفاوتة.

هناك العديد من الإجراءات لتقليل عيوب فتحة الغاز في اللحام بالليزر مثل إمكانية خلط البركة المنصهرة وإضافة إمكانية السطح أو تعبئة السلك أو تعبئة مسحوق السبائك واستخدام تكنولوجيا البقعة المزدوجة واللحام المركب بالليزر لتقليل تأثير المسام، ولكن من الصعب القضاء على الأمر برمته. الموصلية الحرارية للألمنيوم أفضل، ويمكن تعديل شكل موجة طاقة الليزر وفقًا للمادة والسمك وحالة السطح لسبائك الألومنيوم. في صورة اللحام من النوع الموجي ذي الطرف الرائد، يمكن استخدامه أيضًا للحام من النوع الموجي المعزول بعد التسخين المسبق، والذي يمكن أن يلعب دورًا في تقليل فتحات الغاز والغاز. يمكنه تقليل عدم استقرار المسام، وتغيير زاوية شعاع الليزر، وتطبيق المجال المغناطيسي في اللحام، ويمكنه التحكم بشكل فعال في مسام الطبقة المتوسطة.

يرتبط سبب التشقق الساخن في اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم بشكل أساسي بخصائصه وعملية اللحام. أثناء تصلب سبائك الألومنيوم، يكون معدل الانكماش كبيرًا (يصل إلى 5٪)، ويكون ضغط اللحام والتشوه كبيرًا، وسينتج معدن اللحام بنية سهلة الانصهار منخفضة نقطة الانصهار على طول حدود الحبوب أثناء التبلور، بحيث تكون حدود الحبوب تضعف قوة الربط، وتتشكل شقوق ساخنة تحت تأثير إجهاد الشد.

يمكن تقليل ميل التشقق الساخن عن طريق ملء الأسلاك أو مسحوق السبائك، ويمكن أيضًا تقليل ميل التشقق الساخن عن طريق ضبط معلمات عملية اللحام للتحكم في سرعة التسخين والتبريد. عند استخدام ليزر YAG، يمكن التحكم في مدخلات الحرارة عن طريق ضبط شكل موجة النبض لتقليل تشقق البلورات.

المشكلة 3: انخفاض الخواص الميكانيكية للوصلات الملحومة - التليين

يؤدي فقدان احتراق عناصر السبائك في عملية اللحام إلى تقليل الخواص الميكانيكية للمفاصل الملحومة من سبائك الألومنيوم.

"التليين" هو ظاهرة انخفاض قوة وصلابة الوصلات الملحومة. عند استخدام وصلة سبائك الألومنيوم اللحام بالليزر، فإن هيكل اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة في الوصلة الملحومة تعاني أيضًا من مشاكل التليين. أظهر عدد كبير من الدراسات أنه من الصعب القضاء على ظاهرة تليين لحام سبائك الألومنيوم بشكل أساسي، ولكن بالمقارنة مع اللحام المحمي بالغاز، فإن اللحام بالليزر يقلل من مدخلات الحرارة ويجعل منطقة تليين اللحام أكثر ضيقًا. بالمقارنة مع لحام MIG، تكون درجة "التليين" لمفاصل سبائك الألومنيوم الملحومة بالليزر أقل، وتزداد قوة الشد مع زيادة سرعة اللحام. تأثير البلازما على عملية اللحام، طاقة تأين عنصر الألومنيوم منخفضة، واللحام بالليزر أسهل في تشكيل البلازما المعدنية، والبلازما الناتجة عن انكسار الليزر، وانحرافه، وبالتالي تغيير تركيز شعاع الليزر، بحيث يتم تقليل نسبة اختراق اللحام، التأثير على جودة وصلة اللحام. من خلال ضبط المسحوق مسبقًا على سطح قطعة العمل، يتم إضعاف تمدد ونبض البلازما في اتجاه الارتفاع، بحيث يمكن للبلازما الحفاظ على سعة نبض مستقرة نسبيًا على سطح قطعة العمل.

تنخفض الخواص الميكانيكية للمفاصل الملحومة لسبائك الألومنيوم بسبب المسامية غير المستقرة أثناء اللحام. تشتمل سبائك الألومنيوم بشكل أساسي على Zn وMg وAl. أثناء عملية اللحام، يكون للألمنيوم نقطة غليان أعلى من العنصرين الآخرين. لذلك، يمكن إضافة بعض عناصر السبائك ذات نقطة الغليان المنخفضة عند لحام مكونات سبائك الألومنيوم، مما يساعد على تكوين ثقوب صغيرة وصلابة اللحام.

1. لحام الانصهار الذاتي بالليزر لسبائك الألومنيوم

يشير اللحام بالانصهار الذاتي بالليزر إلى شعاع الليزر عالي الكثافة للطاقة كمصدر للحرارة، وتأثيره على سطح المادة الأساسية، بحيث تذوب المادة الأساسية نفسها، وتشكل طريقة لحام وصلة اللحام. بالنسبة لحام سبائك الألومنيوم بالليزر، فإن سطح سبائك الألومنيوم لديه انعكاس عالي لليزر، ويتطلب طاقة ليزر كبيرة أثناء اللحام. قطر بقعة الليزر صغير، ودقة معدات اللحام عالية، وقيمة التسامح لفجوة الأجزاء منخفضة، وعادة ما تكون قيمة فجوة الأجزاء أقل من 0. 2 ملم. أثناء عملية اللحام، تكون سرعة التسخين والتبريد سريعة، وعيوب مسامية اللحام كثيرة، وتتركز كثافة طاقة الليزر، ومن السهل أن يسبب تأثير ثقب المفتاح ظاهرة لحام مقعر وقضم الحافة، وبالتالي فإن معلمات عملية اللحام لها متطلبات أعلى. يعكس اللحام بالانصهار الذاتي بالليزر في لحام سبائك الألومنيوم مزايا جودة اللحام الجيدة وسرعة اللحام السريعة والأتمتة السهلة، ويستخدم على نطاق واسع في صناعة السيارات. في صناعة السيارات الكهربائية، يتم ختم غلاف بطارية الطاقة بشكل أساسي من لحام الانصهار الذاتي بالليزر من سبائك الألومنيوم. في هيكل الألومنيوم لشركة سيارات محلية تعمل بالطاقة الجديدة، فإن لحام مجموعة الباب وهيكل الجدار الجانبي مصنوع أيضًا من لحام الانصهار الذاتي بالليزر من سبائك الألومنيوم.

2. لحام أسلاك الألمنيوم بالليزر

في لحام تعبئة الأسلاك بالليزر، لا يزال الليزر يستخدم كمصدر الحرارة الرئيسي لإذابة المعدن الملحوم، ولكن يتم استخدام جهاز تغذية الأسلاك الأوتوماتيكي لتغذية المعدن المملوء بشكل مستمر في حوض الصهر لتحقيق عملية الاتصال المعدنية. بالمقارنة مع اللحام بالانصهار الذاتي بالليزر، فإن لحام سلك الليزر يخفف من متطلبات دقة فجوة عملية اللحام، عن طريق ملء مكونات مختلفة لسلك اللحام، وتحسين الخواص المعدنية للحام، ومنع الشقوق والمسام الساخنة للحام، وتحسين استقرار عملية اللحام والخواص الميكانيكية المشتركة.

يتميز لحام أسلاك الألمنيوم بالليزر بخصائص جودة المظهر الجيد، ودقة فجوة العملية أكثر مرونة من اللحام بالانصهار الذاتي بالليزر، وما إلى ذلك. وعادة ما يستخدم في السطح الخارجي للجسم، مثل بين الغطاء العلوي والجدار الجانبي، وبين الصفائح العلوية والسفلية لغطاء الحقيبة. هناك أيضًا بعض النماذج للحصول على جودة لحام أعلى واستخدام لحام سلك الليزر في لحام أبواب سبائك الألومنيوم.

3. لحام مركب بقوس الليزر من سبائك الألومنيوم

اللحام المركب بقوس الليزر هو مزيج من الليزر والقوس نوعين من مصادر الحرارة بخصائص فيزيائية مختلفة وآلية نقل الطاقة، ويعملان معًا على الأجزاء الملحومة. كلاهما يفسح المجال كاملاً لمزايا مصدري الحرارة، ويعوض كل منهما عيوب الآخر. في اللحام المركب بقوس الليزر لسبائك الألومنيوم، يمكن للقوس توجيه مصدر حرارة الليزر، وتحسين قدرة امتصاص سبائك الألومنيوم ومعدل استخدام الطاقة في عملية اللحام، كما أن قابلية تشكيل سطح اللحام أفضل من الليزر. لحام الانصهار الذاتي. بالإضافة إلى ذلك، فإن إدخال القوس يمكن أن يقلل بشكل كبير من دقة التثبيت لأجزاء اللحام، ويكون للقوس تأثير مخفف على بلازما اللحام بالليزر، مما يمكن أن يقلل من تأثير التدريع للبلازما على الليزر. يلعب الليزر دورًا مهمًا في استقرار القوس، بحيث يمكن للقوس أن يعمل بثبات على المفصل أثناء اللحام عالي السرعة، مما يمكن أن يحسن جودة اللحام للمفصل ويزيد من سرعة اللحام.

يمكن أن تصل كثافة طاقة شعاع اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم إلى 109 وات/سم2، ولها مزايا التسخين المركز، والضرر الحراري الصغير، ونسبة عمق اللحام الكبيرة إلى العرض، وتشوه اللحام الصغير. من السهل أن تكون عملية اللحام متكاملة وآلية ومرنة، والتي يمكنها تحقيق لحام عالي السرعة وعالي الدقة، ولا تحتاج عملية اللحام إلى بيئة مفرغة، ولا تنتج أشعة سينية، ومناسبة بشكل خاص للدقة العالية. لحام الهياكل المعقدة. الميزة الأكثر جاذبية للحام سبائك الألومنيوم بالليزر هي كفاءته العالية، ولإطلاق العنان لهذه الكفاءة العالية، من الضروري تطبيقها على اللحام العميق ذي السماكة الكبيرة. لذلك، فإن البحث وتطبيق الليزر عالي الطاقة للحام ذو الاختراق العميق ذو السماكة الكبيرة سيكون اتجاهًا حتميًا للتطور المستقبلي. يسلط اللحام ذو الاختراق العميق ذو السماكة الكبيرة الضوء على ظاهرة الثقب وتأثيره على مسامية اللحام، وبالتالي فإن آلية التشكيل والتحكم في الثقوب تصبح أكثر فأكثر، والتي ستصبح قضية ساخنة في الصناعة.

إن تحسين استقرار عملية اللحام بالليزر وتشكيل اللحام وجودة اللحام هو الهدف الذي يسعى إليه الناس. لذلك، سيتم تحسين وتطوير التقنيات الجديدة مثل عملية مركب قوس الليزر، واللحام بالليزر بسلك الحشو، واللحام بالليزر المسحوق غير المحدد مسبقًا، وتكنولوجيا التركيز المزدوج، وتشكيل الشعاع.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. هي مؤسسة ذات تقنية عالية متخصصة في البحث والتطوير وتصنيع وبيع آلة الكسوة بالليزر الأوتوماتيكية وآلة الكسوة بالليزر عالية السرعة وآلة التبريد بالليزر وآلة اللحام بالليزر ومعدات الطباعة بالليزر ثلاثية الأبعاد. منتجاتنا فعالة من حيث التكلفة وتباع محليًا وخارجيًا. إذا كنت مهتمًا بمنتجاتنا، فيرجى الاتصال بنا على bob@gshenglaser.com.