Algemene defekte in aluminiumlegering lasersweiswerk

Algemene defekte inAluminiumlegering Lasersweising

Of laser outogene sweiswerk oflaser-boog hibriede sweiswerkword vir aluminiumlegerings gebruik, is daar 'n paar algemene tegniese probleme, d.w.s. defekte kan voorkom as die prosesparameters en sweistoestande metallurgies is.onbehoorlik. DieAlle defekte in aluminiumlegeringsverbindings sluit hoofsaaklik twee tipes in: lasporositeit en warm sweiskrake. Benewens porositeit en warm krake, bestaan ​​defekte soos ondersnyding en swak agterkantvorming ook in lasersweis van aluminiumlegerings. In vergelyking met lasporositeit is die waarskynlikheid van sweiskrake (sigbaar met die blote oog of onder lae vergroting) nie hoog nie. Omdat krake egter gevaarliker is, bepaal JIS Z 3105 dat sodra 'n kraak in 'n sweislas opgespoor word, die sweislas as Klas IV beoordeel moet word. Ondersnyding, swak agterkantvorming en ander defekte is meestal ernstige defekte wat veroorsaak word deur onbehoorlike spoedbeheer of wanpassende prosesparameters. Sulke defekte verskyn gewoonlik in die stadium van prosesverkenning en ontfouting, en kom selde voor in normale werklike produksiebedrywighede. Daarom is porositeit 'n tipe defek wat meer skadelik is in lasersweis van aluminiumlegerings en in die diens van gesweisde strukture, en dit is moeilik om fundamenteel uit te skakel.

1. Porositeit

Porositeit is die mees algemene en grootste volumedefek inlasersweis van aluminiumlegerings, met groottes wat wissel van honderde mikron tot etlike millimeters. Die vormingsmeganisme daarvan is nog nie heeltemal duidelik nie. Porositeit verswak nie net die effektiewe werkgedeelte van die sweislas nie, maar veroorsaak ook spanningskonsentrasie, wat die dinamiese sterkte en moegheidsprestasie van die sweislas verminder.

Wanneer aluminiumlegering in 'n waterstofbevattende omgewing smelt, kan die interne waterstofinhoud meer as 0.69 ml/100g bereik, maar nadat die legering stol, is die waterstofoplosbaarheid in ewewig hoogstens 0.036 ml/100g. Daar word algemeen geglo dat die oplosbaarheid van waterstof skerp daal tydens die afkoelproses van lasersweiswerk, en die neerslag van oorversadigde waterstof sal waterstofporositeit vorm. Die verdamping van legeringselemente met lae smeltpunte en hoë dampdruk kan ook lei tot porositeit, wat metallurgiese porositeit genoem word. Daarbenewens kan die versteuring van die laserstraal en die onstabiliteit van die sleutelgat ook porositeit vorm, maar sulke porositeit het 'n onreëlmatige vorm en kan prosesgeïnduseerde porositeit genoem word. As gevolg van die hoë chemiese aktiwiteit van aluminiumlegerings, word 'n oksiedfilm maklik op die oppervlak gevorm. Tydens sweiswerk ontbind die kristalwater en gekombineerde water wat van die oksiedfilm op die aluminiumlegeringsoppervlak ontbind, tesame met die vog in die lug en beskermende gas, direk om waterstof in die hoëtemperatuurgebied onder die werking van die laser te produseer. Hierdie waterstofgasse kan óf presipiteer tydens die afkoeling en stolling van die gesmelte poel om borrels te vorm óf direk borrels op die onvolledig gesmelte oksiedfilm genereer. As gevolg van die lae spesifieke gewig van aluminiumlegerings, is die stygspoed van borrels in die gesmelte poel stadig. Boonop het aluminiumlegerings sterk termiese geleidingsvermoë, en die afkoel- en stollingspoed van die gesmelte poel is uiters vinnig. Sommige borrels kan nie betyds ontsnap nie en bly in die sweislas, wat metallurgiese porositeit vorm. Studies het getoon dat die hoofgas in die porositeit van aluminiumlegeringslasse waterstof is, daarom word die porositeit in aluminiumlegeringslasse soms waterstofporositeit genoem. Wanneer die breuk van porositeit onder 'n skandeerelektronmikroskoop waargeneem word, vertoon die porositeit meestal 'n sferiese morfologie met dig gerangskikte dendriet-eindstukke van dendritiese kristalle, en die binnewand is glad, skoon en vry van oksidasiespore. Die bestaan ​​van porositeit verminder nie net die kompaktheid van die sweislas en die dravermoë van die verbinding nie, maar verminder ook die sterkte en plastisiteit van die verbinding in verskillende mate.

2. Warm Krake

Warm krake (insluitend stollingskrake en vervloeiingskrake) vorm tydens die stollingsproses van gesmelte poelmetaal en is een van die algemene defek tipes in lasersweis van aluminiumlegerings. Die mees voor die hand liggende kenmerk van die breukmorfologie van stollingskrake is dat die breukoppervlak bestaan ​​uit 'n groot area van gladde maar ongelyke korrelrige keisteen- of aartappelagtige strukture, en die oppervlak behou dikwels intergranulêre lae-smeltpunt eutektika of vloeibare filmvoue, sowel as spore van brosbreuk van dendriete. Die breukmorfologie van vervloeiingskrake is soortgelyk aan dié van stollingskrake, maar dit het die eienskappe van hoë-temperatuur intergranulêre breuk of stollingsbreuk. In die moegheidsbreuk van smeltgesweisde verbindings onder moegheidsbelasting, is moegheidskrake wat deur sulke warm krake veroorsaak word ook algemeen. Die oorsake van warm krake in lasersweis van aluminiumlegerings hou hoofsaaklik verband met hul eie eienskappe en sweisprosesse. Aluminiumlegerings het 'n groot krimpkoers tydens stolling (tot 5%), wat lei tot groot sweisspanning en vervorming; Daarbenewens word eutektiese strukture met 'n lae smeltpunt langs die korrelgrense gevorm tydens die stolling van die lasmetaal, wat die bindingskrag van die korrelgrense verswak en sodoende warm krake vorm onder die werking van trekspanning. Daarbenewens kan die kraakmorfologieë in lasersweis van aluminiumlegerings in die volgende kategorieë opgesom word: lasentrumkrake; lassmeltlynkrake; intergranulêre krake in sweislasse; hitte-geaffekteerde sone-vloeibaarmakingskrake; krake veroorsaak deur oksiedfilms; en intergranulêre mikrokrake.

Daarbenewens veroorsaak swak beskerming tydens sweiswerk dat die sweismetaal met gasse in die lug reageer, en die gevormde insluitsels is ook potensiële kraakbronne. Die tipe en hoeveelheid legeringselemente het 'n groot invloed op die warmkraakneiging tydens aluminiumlegeringssweiswerk. Oor die algemeen het Al-Si en Al-Mn-reeks aluminiumlegerings goeie sweisbaarheid en is dit nie maklik om warm krake te veroorsaak nie; terwyl Al-Mg, Al-Cu en Al-Zn-reeks aluminiumlegerings relatief hoë warmkraakneigings het. Die warmkraakneiging kan verminder word deur die sweisprosesparameters aan te pas om die verhittings- en verkoelingstempo's te beheer. Oor die algemeen is die warmkraakneiging van laserbooghibriede sweiswerk beter as dié van laservuldraadsweiswerk, en die warmkraakneiging van laservuldraadsweiswerk is beter as dié van laseroutogene sweiswerk.

3. Ondersny en Deurbrand

Aluminiumlegerings het lae ionisasie-energie, en foto-geïnduseerde plasma is geneig tot oorverhitting en uitbreiding tydens sweiswerk, wat lei tot onstabiele sweisprosesse. Boonop het vloeibare aluminiumlegerings goeie vloeibaarheid en lae oppervlakspanning. Om penetrasie te verbeter, word 'n groter beskermende gasvloeitempo en laseruitsetkrag dikwels benodig, wat die stabiliteit van die sweisproses versleg, wat veroorsaak dat die gesmelte poel hewig onder druk fluktueer en maklik lei tot defekte soos ondersnyding en deurbranding. Die agterkant-vormbaarheid van lasergesweisde aluminiumlegeringsplate kan effektief verbeter word deur 'n waterverkoelde koperplaat op die agterkant van die sweislas te installeer.

4. Slakinsluiting

Nog 'n tipe defek wat dikwels in motorbaksweiswerk voorkom, is lasslakinsluiting. Studies het getoon dat slakinsluiting hoofsaaklik afkomstig is van oksiede op die oppervlak van sweisstukke en sweisdrade, sowel as onstabiele prosesse in die lokalisering van aluminiumlegeringsmateriale. Daarom moet vervaardigers van aluminiumlegeringsmateriale tegnologiese innovasie versterk en gietprosesse verbeter om die inhoud van onsuiwerhede en waterstof in grondstowwe te verminder en die kwaliteitstabiliteit van produkte te verbeter.