Mga Kasagarang Depekto sa Aluminum Alloy Laser Welding

Kasagarang mga Depekto saPagwelding sa Laser sa Aluminyo nga Alloy

Bisan kon laser autogenous welding olaser-arc hybrid weldinggigamit para sa mga aluminum alloy, adunay pipila ka komon nga teknikal nga mga isyu, ie, ang mga depekto mahimong mahitabo kung ang mga parameter sa proseso ug mga kondisyon sa welding kay metallurgicdili angay. AngAng mga depekto sa mga lutahan sa aluminum alloy kasagaran naglakip sa duha ka klase: weld porosity ug welding hot cracks. Gawas sa porosity ug hot cracks, ang mga depekto sama sa undercut ug dili maayo nga backside formation anaa usab sa laser welding sa mga aluminum alloys. Kon itandi sa weld porosity, ang posibilidad sa mga liki sa welding (makita sa hubo nga mata o ubos sa ubos nga magnification) dili taas. Bisan pa, tungod kay ang mga liki mas delikado, ang JIS Z 3105 naglatid nga sa higayon nga makit-an ang usa ka liki sa usa ka weld, ang weld pagahukman nga Class IV. Ang undercut, dili maayo nga backside formation ug uban pang mga depekto kasagaran seryoso nga mga depekto nga gipahinabo sa dili husto nga pagkontrol sa tulin o dili magkatugma nga mga parameter sa proseso. Ang ingon nga mga depekto kasagaran makita sa yugto sa eksplorasyon sa proseso ug pag-debug, ug talagsa ra mahitabo sa normal nga aktuwal nga mga operasyon sa produksiyon. Busa, ang porosity usa ka klase sa depekto nga mas makadaot sa laser welding sa mga aluminum alloys ug sa serbisyo sa mga welded nga istruktura, ug kini lisud nga tangtangon sa sukaranan.

1. Porosidad

Ang porosity mao ang labing komon ug dakong depekto sa volume salaser welding sa mga aluminum alloys, nga adunay mga gidak-on gikan sa gatusan ka microns ngadto sa pipila ka milimetro. Ang mekanismo sa pagkaporma niini wala pa hingpit nga klaro. Ang porosity dili lamang makapahuyang sa epektibo nga seksyon sa pagtrabaho sa weld, apan hinungdan usab sa konsentrasyon sa stress, nga nagpamenos sa dinamikong kusog ug kakapoy sa gi-welding nga lutahan.

Kon ang aluminum alloy matunaw sa palibot nga adunay hydrogen, ang internal hydrogen content niini moabot og sobra sa 0.69 ml/100g, apan human molig-on ang alloy, ang hydrogen solubility niini sa equilibrium dili molapas sa 0.036 ml/100g. Kasagaran gituohan nga atol sa proseso sa pagpabugnaw sa laser welding, ang solubility sa hydrogen moubos pag-ayo, ug ang pag-ulan sa supersaturated hydrogen moporma og hydrogen porosity. Ang pag-alisngaw sa mga low-melting-point ug high-vapor-pressure alloying elements mahimo usab nga mosangpot sa porosity, nga gitawag og metallurgical porosity. Dugang pa, ang pagkabalda sa laser beam ug ang kawalay kalig-on sa keyhole mahimo usab nga moporma og porosity, apan ang maong porosity adunay dili regular nga porma ug mahimong tawgon nga process-induced porosity. Tungod sa taas nga kemikal nga kalihokan sa aluminum alloys, usa ka oxide film ang dali nga maporma sa ibabaw. Atol sa welding, ang kristal nga tubig ug ang hiniusa nga tubig nga nadugmok gikan sa oxide film sa ibabaw sa aluminum alloy, uban sa kaumog sa hangin ug protective gas, direktang madugmok aron makahimo og hydrogen sa high-temperature area ubos sa aksyon sa laser. Kining mga hydrogen gas mahimong mo-precipitate atol sa pagpabugnaw ug pagpalig-on sa tinunaw nga pool aron maporma ang mga bula o direkta nga makamugna og mga bula sa wala pa hingpit nga natunaw nga oxide film. Tungod sa ubos nga specific gravity sa mga aluminum alloy, ang pagsaka sa gikusgon sa mga bula sa tinunaw nga pool hinay. Dugang pa, ang mga aluminum alloy adunay kusog nga thermal conductivity, ug ang gikusgon sa pagpabugnaw ug pagpalig-on sa tinunaw nga pool kusog kaayo. Ang ubang mga bula dili makaikyas sa paglabay sa panahon ug magpabilin sa weld, sa ingon maporma ang metallurgical porosity. Gipakita sa mga pagtuon nga ang pangunang gas sa porosity sa mga aluminum alloy weld mao ang hydrogen, busa ang porosity sa mga aluminum alloy weld usahay gitawag nga hydrogen porosity. Kung giobserbahan ang bali sa porosity ubos sa scanning electron microscope, ang porosity kasagaran nagpakita sa usa ka spherical morphology nga adunay hugot nga pagkahan-ay nga mga tumoy sa dendritic crystals, ug ang sulod nga bungbong hapsay, limpyo ug walay mga timailhan sa oxidation. Ang paglungtad sa porosity dili lamang makapakunhod sa compactness sa weld ug sa bearing capacity sa joint, apan makapakunhod usab sa kusog ug plasticity sa joint sa lainlaing mga degree.

2. Init nga mga Bitak

Ang mga init nga liki (lakip ang mga solidification crack ug liquation crack) maporma atol sa proseso sa solidification sa tinunaw nga pool metal ug usa sa kasagarang mga tipo sa depekto sa laser welding sa mga aluminum alloy. Ang labing klaro nga bahin sa fracture morphology sa mga solidification crack mao nga ang nawong sa fracture gilangkoban sa usa ka dako nga lugar sa hamis apan dili patas nga granular cobblestone o mga istruktura nga sama sa patatas, ug ang nawong kanunay nga nagpabilin sa intergranular low-melting-point eutectics o liquid film folds, ingon man mga timailhan sa brittle fracture sa mga dendrite. Ang fracture morphology sa mga liquation crack parehas sa solidification cracks, apan kini adunay mga kinaiya sa high-temperature intergranular fracture o solidification fracture. Sa fatigue fracture sa fusion-welded joints ubos sa fatigue loading, ang mga tinubdan sa fatigue crack nga gipahinabo sa ingon nga mga init nga liki komon usab. Ang mga hinungdan sa init nga liki sa laser welding sa mga aluminum alloy kasagaran nga may kalabutan sa ilang kaugalingon nga mga kinaiya ug mga proseso sa welding. Ang mga aluminum alloy adunay dako nga rate sa pag-urong atol sa solidification (hangtod sa 5%), nga miresulta sa dako nga stress sa welding ug deformation; Dugang pa, ang mga low-melting-point eutectic nga istruktura naporma ubay sa mga utlanan sa lugas atol sa pagpalig-on sa weld metal, nga nagpahuyang sa kusog sa pagbugkos sa mga utlanan sa lugas, sa ingon nagporma og init nga mga liki ubos sa aksyon sa tensile stress. Dugang pa, ang mga morpolohiya sa liki sa laser welding sa mga aluminum alloy mahimong masumaryo sa mosunod nga mga kategorya: mga liki sa sentro sa weld; mga liki sa linya sa weld fusion; mga liki sa intergranular sa mga weld; mga liki sa zone liquation nga naapektuhan sa kainit; mga liki nga gipahinabo sa mga oxide film; ug mga intergranular microcrack.

Dugang pa, ang dili maayong proteksyon atol sa pag-welding hinungdan sa pag-react sa weld metal sa mga gas sa hangin, ug ang naporma nga mga inklusyon mahimo usab nga mga hinungdan sa liki. Ang klase ug gidaghanon sa mga elemento sa alloying adunay dako nga impluwensya sa tendensya sa init nga pagliki atol sa pag-welding sa aluminum alloy. Kasagaran, ang Al-Si ug Al-Mn series aluminum alloys adunay maayo nga weldability ug dili dali nga makahimo og init nga mga liki; samtang ang Al-Mg, Al-Cu ug Al-Zn series aluminum alloys adunay medyo taas nga tendensya sa init nga pagliki. Ang tendensya sa init nga pagliki mahimong maminusan pinaagi sa pag-adjust sa mga parameter sa proseso sa pag-welding aron makontrol ang rate sa pagpainit ug pagpabugnaw. Sa kinatibuk-an, ang tendensya sa init nga pagliki sa laser-arc hybrid welding mas maayo kaysa sa laser filler wire welding, ug ang tendensya sa init nga pagliki sa laser filler wire welding mas maayo kaysa sa laser autogenous welding.

3. Pag-undercut ug Pagsunog

Ang mga aluminum alloy adunay ubos nga ionization energy, ug ang photo-induced plasma dali nga mo-overheat ug mo-expand atol sa welding, nga moresulta sa dili lig-on nga proseso sa welding. Dugang pa, ang liquid aluminum alloys adunay maayo nga fluidity ug ubos nga surface tension. Aron mapaayo ang penetration, mas dako nga protective gas flow rate ug laser output power ang kanunay nga gikinahanglan, nga makadaot sa kalig-on sa proseso sa welding, hinungdan nga ang tinunaw nga pool kusog nga mo-usab-usab ubos sa pressure ug dali nga mosangpot sa mga depekto sama sa undercut ug burn-through. Ang backside formability sa laser-welded aluminum alloy plates mahimong epektibong mapaayo pinaagi sa pag-instalar og water-cooled copper plate sa likod sa weld.

4. Paglakip sa Slag

Laing klase sa depekto nga kasagarang mahitabo sa welding sa lawas sa sakyanan mao ang weld slag inclusion. Gipakita sa mga pagtuon nga ang slag inclusion kasagaran gikan sa mga oxide sa ibabaw sa mga weldment ug welding wire, ingon man sa dili lig-on nga mga proseso sa lokalisasyon sa mga materyales sa aluminum alloy. Busa, ang mga tiggama sa materyales sa aluminum alloy kinahanglan nga mopalig-on sa teknolohikal nga inobasyon ug mopaayo sa mga proseso sa paghulma aron maminusan ang sulud sa mga hugaw ug hydrogen sa hilaw nga materyales ug mapalambo ang kalig-on sa kalidad sa mga produkto.