Yleisiä vikojaAlumiiniseoslaserhitsaus
Olipa kyseessä sitten laser-autogeeninen hitsaus tailaserkaari-hybridihitsausalumiiniseosten kanssa käytetään joitakin yleisiä teknisiä ongelmia, eli vikoja voi esiintyä, jos prosessiparametrit ja hitsausolosuhteet ovat metallurgisia.sopimaton.Alumiiniseosten liitosten virheet jaetaan pääasiassa kahden tyyppisiin tyyppeihin: hitsaushuokoisuuteen ja hitsauskuumiin halkeamiin. Huokoisuuden ja kuumien halkeamien lisäksi alumiiniseosten laserhitsauksessa esiintyy myös vikoja, kuten alihitsausta ja huonoa takapinnan muodostumista. Hitsaushuokoisuuteen verrattuna hitsaushalkeamien (näkyvien paljaalla silmällä tai pienellä suurennuksella) todennäköisyys ei ole suuri. Koska halkeamat ovat kuitenkin vaarallisempia, JIS Z 3105 -standardi määrää, että kun hitsissä havaitaan halkeama, hitsi luokitellaan luokkaan IV. Alihitsaus, huono takapinnan muodostuminen ja muut viat ovat enimmäkseen vakavia vikoja, jotka johtuvat virheellisestä nopeudensäädöstä tai epäsuhtaisista prosessiparametreista. Tällaiset viat ilmenevät yleensä prosessin tutkimus- ja virheenkorjausvaiheessa, ja niitä esiintyy harvoin normaaleissa varsinaisissa tuotantotoiminnoissa. Siksi huokoisuus on alumiiniseosten laserhitsauksessa ja hitsattujen rakenteiden käytössä haitallisempi vikatyyppi, ja sitä on vaikea poistaa perusteellisesti.
1. Huokoisuus
Huokoisuus on yleisin ja merkittävin tilavuusvirhealumiiniseosten laserhitsaus, joiden koot vaihtelevat sadoista mikroneista useisiin millimetreihin. Sen muodostumismekanismi ei ole vielä täysin selvä. Huokoisuus ei ainoastaan heikennä hitsin tehokasta työpinta-alaa, vaan aiheuttaa myös jännitysten keskittymistä, mikä vähentää hitsatun liitoksen dynaamista lujuutta ja väsymisominaisuuksia.
Kun alumiiniseos sulaa vetyä sisältävässä ympäristössä, sen sisäinen vedyn pitoisuus voi nousta yli 0,69 ml/100 g, mutta seoksen jähmettymisen jälkeen sen vedyn liukoisuus tasapainossa on enintään 0,036 ml/100 g. Yleisesti uskotaan, että laserhitsauksen jäähdytysprosessin aikana vedyn liukoisuus laskee jyrkästi ja ylikyllästyneen vedyn saostuminen muodostaa vedyn huokoisuutta. Alhaisen sulamispisteen ja korkean höyrynpaineen omaavien seosaineiden haihtuminen voi myös johtaa huokoisuuteen, jota kutsutaan metallurgiseksi huokoisuudeksi. Lisäksi lasersäteen häiriöt ja avaimenreiän epävakaus voivat myös muodostaa huokoisuutta, mutta tällainen huokoisuus on epäsäännöllisen muotoista ja sitä voidaan kutsua prosessin indusoimaksi huokoisuudeksi. Alumiiniseosten korkean kemiallisen aktiivisuuden vuoksi pinnalle muodostuu helposti oksidikalvo. Hitsauksen aikana alumiiniseoksen pinnalla olevasta oksidikalvosta hajoava kidevesi ja siihen sitoutunut vesi yhdessä ilman kosteuden ja suojakaasun kanssa hajoavat suoraan laserin vaikutuksesta korkean lämpötilan alueella vedyksi. Nämä vetykaasut voivat joko saostua sulan altaan jäähtymisen ja jähmettymisen aikana muodostaen kuplia tai synnyttää kuplia suoraan epätäydellisesti sulaneeseen oksidikalvoon. Alumiiniseosten alhaisen ominaispainon vuoksi kuplien nousunopeus sulassa altaassa on hidas. Lisäksi alumiiniseoksilla on hyvä lämmönjohtavuus, ja sulan altaan jäähtymis- ja jähmettymisnopeus on erittäin nopea. Jotkut kuplat eivät pääse poistumaan ajoissa ja jäävät hitsiin, jolloin muodostuu metallurgista huokoisuutta. Tutkimukset ovat osoittaneet, että alumiiniseosten hitsien huokoisuuden pääkaasu on vety, joten alumiiniseosten hitsien huokoisuutta kutsutaan joskus vetyhuokoisuudeksi. Kun huokoisuuden murtumista tarkastellaan pyyhkäisyelektronimikroskoopilla, huokoisuus on enimmäkseen pallomaista, tiiviisti järjestettyjä dendriittikiteiden päitä, ja sisäseinä on sileä, puhdas ja vapaa hapettumisjäljistä. Huokoisuuden olemassaolo ei ainoastaan vähennä hitsin tiiviyttä ja liitoksen kantavuutta, vaan myös vähentää liitoksen lujuutta ja plastisuutta vaihtelevassa määrin.
2. Kuumat halkeamat
Kuumia halkeamia (mukaan lukien jähmettymishalkeamat ja nesteytymishalkeamat) muodostuu sulan metallilammikon jähmettymisprosessin aikana ja ne ovat yksi yleisimmistä vikatyypeistä alumiiniseosten laserhitsauksessa. Jähmettymishalkeamien murtumamorfologian ilmeisin piirre on, että murtumapinta koostuu suuresta alueesta sileää, mutta epätasaista rakeista mukulakiviä tai perunamaisia rakenteita, ja pinnalla on usein rakeiden välisiä alhaisen sulamispisteen eutektisia rakenteita tai nestemäisen kalvon poimuja sekä dendriittien hauraan murtuman jälkiä. Nesteytymishalkeamien murtumamorfologia on samanlainen kuin jähmettymishalkeamien, mutta sillä on korkean lämpötilan rakeiden välisen murtuman tai jähmettymismurtuman ominaisuudet. Sulahitsausliitosten väsymismurtumassa väsymiskuormituksen alaisena tällaisten kuumien halkeamien aiheuttamat väsymishalkeamien lähteet ovat myös yleisiä. Alumiiniseosten laserhitsauksessa kuumien halkeamien syyt liittyvät pääasiassa niiden omiin ominaisuuksiin ja hitsausprosesseihin. Alumiiniseoksilla on suuri kutistumisnopeus jähmettymisen aikana (jopa 5 %), mikä johtaa suuriin hitsausjännityksiin ja muodonmuutoksiin; Lisäksi hitsausmetallin jähmettyessä raerajoille muodostuu alhaisen sulamispisteen eutektisia rakenteita, jotka heikentävät raerajojen sidosvoimaa ja muodostavat vetojännityksen vaikutuksesta kuumia halkeamia. Alumiiniseosten laserhitsauksessa halkeamien morfologiat voidaan tiivistää seuraaviin luokkiin: hitsauskeskuksen halkeamat, hitsausliitoslinjojen halkeamat, hitsien raerajojen halkeamat, lämpövaikutusvyöhykkeen sulamishalkeamat, oksidikalvojen aiheuttamat halkeamat ja raerajojen mikrohalkeamat.
Lisäksi huono suojaus hitsauksen aikana saa hitsausmetallin reagoimaan ilmassa olevien kaasujen kanssa, ja muodostuneet sulkeumat ovat myös mahdollisia halkeamien lähteitä. Seosaineiden tyypillä ja määrällä on suuri vaikutus kuumahalkeilualttiuteen alumiiniseosten hitsauksessa. Yleensä Al-Si- ja Al-Mn-sarjan alumiiniseoksilla on hyvä hitsattavuus, eivätkä ne aiheuta helposti kuumia halkeamia, kun taas Al-Mg-, Al-Cu- ja Al-Zn-sarjan alumiiniseoksilla on suhteellisen korkea kuumahalkeilualttius. Kuumahalkeilualttiutta voidaan vähentää säätämällä hitsausprosessiparametreja lämmitys- ja jäähdytysnopeuksien hallitsemiseksi. Yleisesti ottaen laserkaari-hybridihitsauksen kuumahalkeilualttius on parempi kuin laserlisäainelangan hitsauksen, ja laserlisäainelangan hitsauksen kuumahalkeilualttius on parempi kuin laserautogeenisen hitsauksen.
3. Alitus ja läpipoltto
Alumiiniseoksilla on alhainen ionisaatioenergia, ja valon indusoima plasma on altis ylikuumenemiselle ja laajenemiselle hitsauksen aikana, mikä johtaa epävakaisiin hitsausprosesseihin. Lisäksi nestemäisillä alumiiniseoksilla on hyvä juoksevuus ja alhainen pintajännitys. Tunkeuman parantamiseksi tarvitaan usein suurempaa suojakaasun virtausnopeutta ja laserin lähtötehoa, mikä heikentää hitsausprosessin vakautta, aiheuttaa sulan altaan voimakkaan vaihtelun paineen alaisena ja johtaa helposti vikoihin, kuten alihitsaukseen ja läpipalamiseen. Laserhitsattujen alumiiniseoslevyjen takapuolen muovattavuutta voidaan tehokkaasti parantaa asentamalla vesijäähdytteinen kuparilevy hitsin takapuolelle.
4. Kuonan sisällyttäminen
Toinen auton korihitsauksessa usein esiintyvä vikatyyppi on hitsauskuonan kertymä. Tutkimukset ovat osoittaneet, että kuonaa kertyy pääasiassa hitsausliitosten ja hitsauslankojen pinnalla olevista oksideista sekä alumiiniseosmateriaalien lokalisoinnin epävakaista prosesseista. Siksi alumiiniseosmateriaalien valmistajien tulisi vahvistaa teknologista innovaatiota ja parantaa valuprosesseja raaka-aineiden epäpuhtauksien ja vedyn pitoisuuden minimoimiseksi ja tuotteiden laadun vakauden parantamiseksi.
Julkaisun aika: 05.08.2025
