Gyakori hibák aAlumíniumötvözet lézeres hegesztés
Akár lézeres autogén hegesztés, akárlézeres ív hibrid hegesztésalumíniumötvözetekhez használják, vannak gyakori technikai problémák, azaz hibák léphetnek fel, ha a folyamatparaméterek és a hegesztési körülmények metallurgiaiak.helytelen. AAz alumíniumötvözet kötések hibái főként két típusba sorolhatók: a hegesztési porozitás és a hegesztési repedések. A porozitáson és a repedéseken kívül az alumíniumötvözetek lézerhegesztésében olyan hibák is előfordulnak, mint az alámetszés és a rossz hátoldali képződés. A hegesztési porozitással összehasonlítva a hegesztési repedések (szabad szemmel vagy alacsony nagyítás alatt láthatók) valószínűsége nem magas. Mivel azonban a repedések veszélyesebbek, a JIS Z 3105 szabvány előírja, hogy ha repedést észlelnek a hegesztésben, a hegesztést IV. osztályba kell sorolni. Az alámetszés, a rossz hátoldali képződés és egyéb hibák többnyire súlyos hibák, amelyeket a nem megfelelő sebességszabályozás vagy az eltérő folyamatparaméterek okoznak. Az ilyen hibák általában a folyamatfeltárás és a hibakeresés szakaszában jelentkeznek, és ritkán fordulnak elő a normál tényleges gyártási műveletek során. Ezért a porozitás egy olyan hibatípus, amely károsabb az alumíniumötvözetek lézerhegesztésében és a hegesztett szerkezetek szervizelésében, és nehéz alapvetően kiküszöbölni.
1. Porozitás
A porozitás a leggyakoribb és legjelentősebb térfogati hibaalumíniumötvözetek lézerhegesztése, amelyek méretei a több száz mikrontól a több milliméterig terjednek. Kialakulásának mechanizmusa még nem teljesen tisztázott. A porozitás nemcsak a hegesztés effektív munkakeresztmetszetét gyengíti, hanem feszültségkoncentrációt is okoz, csökkentve a hegesztett kötés dinamikus szilárdságát és fáradási teljesítményét.
Amikor az alumíniumötvözet hidrogéntartalmú környezetben olvad, belső hidrogéntartalma meghaladhatja a 0,69 ml/100 g-ot, de miután az ötvözet megszilárdul, egyensúlyi hidrogénoldhatósága legfeljebb 0,036 ml/100 g. Általános vélekedés szerint a lézerhegesztés hűtési folyamata során a hidrogén oldhatósága meredeken csökken, és a túltelített hidrogén kicsapódása hidrogénporozitást eredményez. Az alacsony olvadáspontú és nagy gőznyomású ötvözőelemek párolgása is porozitást okozhat, amit metallurgiai porozitásnak nevezünk. Ezenkívül a lézersugár zavarása és a kulcslyuk instabilitása is porozitást okozhat, de ez a porozitás szabálytalan alakú, és folyamatindukált porozitásnak nevezhető. Az alumíniumötvözetek magas kémiai aktivitása miatt könnyen oxidfilm képződik a felületen. Hegesztés során az alumíniumötvözet felületén lévő oxidfilmből lebomló kristályvíz és a kötött víz a levegő nedvességével és a védőgázzal együtt közvetlenül hidrogént termel a lézer hatására a magas hőmérsékletű területen. Ezek a hidrogéngázok vagy kicsapódhatnak az olvadékfürdő hűlése és megszilárdulása során, buborékokat képezve, vagy közvetlenül buborékokat generálhatnak a nem teljesen megolvadt oxidfilmen. Az alumíniumötvözetek alacsony fajsúlya miatt az olvadékfürdőben a buborékok emelkedési sebessége lassú. Ezenkívül az alumíniumötvözetek erős hővezető képességgel rendelkeznek, és az olvadékfürdő hűlési és megszilárdulási sebessége rendkívül gyors. Egyes buborékok nem tudnak időben eltávozni, és a hegesztésben maradnak, így metallurgiai porozitást képeznek. Tanulmányok kimutatták, hogy az alumíniumötvözet hegesztések porozitásának fő gáza a hidrogén, ezért az alumíniumötvözet hegesztések porozitását néha hidrogénporozitásnak is nevezik. A porozitás törésének pásztázó elektronmikroszkóp alatt történő vizsgálatakor a porozitás többnyire gömb alakú, szorosan elrendezett dendritvégekkel rendelkező dendrites kristályokkal, a belső fal pedig sima, tiszta és oxidációs nyomoktól mentes. A porozitás megléte nemcsak a hegesztés tömörségét és a kötés teherbírását csökkenti, hanem a kötés szilárdságát és képlékenységét is különböző mértékben csökkenti.
2. Forró repedések
A forró repedések (beleértve a megszilárdulási repedéseket és a cseppfolyósodási repedéseket) az olvadt fém megszilárdulási folyamata során keletkeznek, és az alumíniumötvözetek lézerhegesztésének egyik gyakori hibatípusát jelentik. A megszilárdulási repedések törési morfológiájának legnyilvánvalóbb jellemzője, hogy a törésfelület nagy felületű, sima, de egyenetlen szemcsés macskakőből vagy burgonyaszerű szerkezetből áll, és a felület gyakran megtartja az alacsony olvadáspontú szemcsék közötti eutektikumokat vagy folyékony filmredőket, valamint a dendritek rideg törésének nyomait. A cseppfolyósodási repedések törési morfológiája hasonló a megszilárdulási repedések morfológiájához, de a magas hőmérsékletű szemcsék közötti törés vagy a megszilárdulási törés jellemzőivel rendelkezik. A fáradásos terhelés alatt álló fúziós hegesztéssel hegesztett kötések fáradásos törésében az ilyen forró repedések által okozott fáradásos repedésforrások is gyakoriak. Az alumíniumötvözetek lézerhegesztésében a forró repedések okai főként a saját jellemzőikkel és hegesztési eljárásokkal kapcsolatosak. Az alumíniumötvözetek nagy zsugorodási sebességgel rendelkeznek a megszilárdulás során (akár 5%-kal), ami nagy hegesztési feszültséget és deformációt eredményez; Ezenkívül a hegesztési varrat megszilárdulása során alacsony olvadáspontú eutektikus struktúrák alakulnak ki a szemcsehatárok mentén, ami gyengíti a szemcsehatárok kötőerejét, így húzófeszültség hatására forró repedések keletkeznek. Ezenkívül az alumíniumötvözetek lézerhegesztésekor a repedésmorfológiák a következő kategóriákba foglalhatók össze: hegesztési középponti repedések; hegesztési vonal repedései; hegesztési varratok szemcseközi repedései; hőhatásövezet likvációs repedései; oxidfilmek okozta repedések; és szemcseközi mikrorepedések.
Ezenkívül a hegesztés során a nem megfelelő védelem miatt a hegesztési varrat reakcióba lép a levegőben lévő gázokkal, és a képződő zárványok szintén potenciális repedésforrások lehetnek. Az ötvözőelemek típusa és mennyisége nagyban befolyásolja a forró repedés kialakulásának hajlamát az alumíniumötvözetek hegesztése során. Az Al-Si és Al-Mn sorozatú alumíniumötvözetek általában jó hegeszthetőséggel rendelkeznek, és nem könnyen képződnek forró repedések; míg az Al-Mg, Al-Cu és Al-Zn sorozatú alumíniumötvözetek viszonylag magas forró repedés kialakulásának hajlamával rendelkeznek. A forró repedés kialakulásának hajlama csökkenthető a hegesztési folyamat paramétereinek beállításával a fűtési és hűtési sebesség szabályozása érdekében. Általánosságban elmondható, hogy a lézeríves hibrid hegesztés forró repedés kialakulásának hajlama jobb, mint a lézeres töltőhuzalos hegesztésé, és a lézeres töltőhuzalos hegesztés forró repedés kialakulásának hajlama jobb, mint a lézeres autogén hegesztésé.
3. Alulvágás és átégés
Az alumíniumötvözetek alacsony ionizációs energiával rendelkeznek, és a fotoindukált plazma hegesztés közben hajlamos a túlmelegedésre és a tágulásra, ami instabil hegesztési folyamatokat eredményez. Ezenkívül a folyékony alumíniumötvözetek jó folyékonysággal és alacsony felületi feszültséggel rendelkeznek. A penetráció javítása érdekében gyakran nagyobb védőgáz áramlási sebességre és lézer kimeneti teljesítményre van szükség, ami rontja a hegesztési folyamat stabilitását, az olvadékfürdő nyomás alatti heves ingadozását okozva, és könnyen hibákhoz, például alámetszéshez és átégéshez vezethet. A lézerhegesztett alumíniumötvözet lemezek hátoldali alakíthatósága hatékonyan javítható egy vízhűtéses rézlemez beépítésével a hegesztés hátoldalára.
4. Salakbezárvány
Az autó karosszéria hegesztésekor gyakran előforduló másik hiba a hegesztési salak beépülése. Tanulmányok kimutatták, hogy a salak beépülése főként a hegesztett szerkezetek és a hegesztőhuzalok felületén található oxidokból, valamint az alumíniumötvözet anyagok lokalizációjában zajló instabil folyamatokból származik. Ezért az alumíniumötvözet anyaggyártóknak erősíteniük kell a technológiai innovációt és javítaniuk kell az öntési eljárásokat a nyersanyagok szennyeződéseinek és hidrogéntartalmának minimalizálása, valamint a termékek minőségi stabilitásának javítása érdekében.
Közzététel ideje: 2025. augusztus 5.
