في الوقت الحاضر، مع زيادة تعقيد خط أنابيب السيارات، فإن المزيد والمزيد من نقاط اللحام، تجلب حتماً الكثير من مشاكل اللحام باللهب، وبطبيعة الحال، كل طريقة لحام لها مزاياها وعيوبها. هذه المقالة لتحليل جدوى خط أنابيب تكييف الهواء اللحام بالليزر.
كيفية حل مشكلة اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم
اليوم، يستخدم اللحام بالليزر على نطاق واسع في صناعة الآلات. بالإضافة إلى ذلك، تتميز تقنية الليزر أيضًا بخصائص مدخلات حرارة اللحام الصغيرة، وتأثير منطقة حرارة اللحام الصغيرة، وليس من السهل تشويهها، وما إلى ذلك. لذلك، فقد حظيت باهتمام خاص في مجال لحام سبائك الألومنيوم.
من ناحية أخرى، نظرًا لخصائص معالجة سبائك الألومنيوم، هناك بعض صعوبات اللحام في اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم. كيفية حل هذه المشاكل؟
المشكلة 1: سبائك الألومنيوم لديها معدل امتصاص منخفض لليزر.
ترجع هذه المشكلة أساسًا إلى مادة سبائك الألومنيوم. نظرًا للانعكاس الأولي العالي والتوصيل الحراري العالي لسبائك الألومنيوم لشعاع الليزر، فإن سبائك الألومنيوم لديها امتصاص منخفض لشعاع الليزر قبل الذوبان. سبائك الألومنيوم لها تأثير انعكاس قوي على ضوء الليزر بسبب الكثافة العالية للإلكترونات الحرة داخل سبائك الألومنيوم في حالة الحالة الصلبة، والتي تميل إلى التفاعل مع الفوتونات الموجودة في الشعاع وتعكس الطاقة بعيدًا. أظهرت الدراسات أن انعكاسية سبائك الألومنيوم تصل إلى 90% بالنسبة لأشعة ليزر ثاني أكسيد الكربون الغازية وما يقرب من 80% بالنسبة لأشعة الليزر الصلبة. وفي الوقت نفسه، تتمتع سبائك الألومنيوم بموصلية حرارية قوية، مما يؤدي إلى انخفاض امتصاص ضوء الليزر بواسطة سبائك الألومنيوم. ولذلك، يجب اتخاذ التدابير المناسبة لتحسين امتصاص سبائك الألومنيوم لضوء الليزر.
بالنسبة لهذه المشكلة، يتضمن الحل بشكل أساسي الجوانب التالية.
1. المعالجة السطحية لمواد سبائك الألومنيوم. تتميز سبائك الألومنيوم باستجابة عالية لليزر. المعالجة المسبقة المناسبة لسطح سبائك الألومنيوم، مثل الأكسدة الأنودية، والتلميع الكهربائي، والسفع الرملي، والسفع الرملي، وما إلى ذلك يمكن أن تحسن بشكل كبير من امتصاص الطاقة الإشعاعية على السطح. أظهرت الدراسات أن ميل تبلور سبائك الألومنيوم بعد إزالة طبقة الأكسيد أعلى من ميل سبائك الألومنيوم الأصلية. من أجل عدم تدمير السطح النهائي لسبائك الألومنيوم، وتبسيط عملية اللحام بالليزر، يمكنك استخدام عملية اللحام لزيادة درجة حرارة سطح قطعة العمل لتحسين امتصاص المادة لليزر.
2. تقليل حجم البقعة وزيادة كثافة طاقة الليزر. من خلال زيادة كثافة طاقة الليزر لتحسين امتصاص سبائك الألومنيوم لليزر. ستؤدي زيادة كثافة طاقة الليزر إلى جعل حوض اللحام المنصهر ينتج تأثير ثقب صغير، مما يمكن أن يعزز بشكل كبير المادة من معدل امتصاص الليزر.
3. قم بتغيير هيكل اللحام، بحيث ينعكس شعاع الليزر عدة مرات في الفجوة لتسهيل اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم. سيؤثر شكل المفصل على امتصاص الليزر. تعد المخروط المشطوف على شكل حرف V والمشطوف المربع أكثر ملاءمة لتشكيل ثقب المفتاح من الوصلات غير المخروطية، مما يؤدي إلى زيادة كثافة طاقة الليزر، وزيادة امتصاص سبائك الألومنيوم لليزر.
المشكلة 2: من السهل إنتاج المسامية والشقوق الحرارية، عملية لحام سبائك الألومنيوم بالليزر عرضة للمسامية والشقوق الحرارية.
المسامية هي أكثر أنواع العيوب شيوعًا وأهمها في لحام سبائك الألومنيوم بالليزر. يمكن تقسيم أنواع المسامية إلى فئتين.
فئة بسبب اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم في عملية التبريد تنخفض ذوبان الهيدروجين بشكل حاد، محتوى الهيدروجين في سبائك الألومنيوم المنصهر يصل إلى {{0}}.69mL/100g، تصلب التبريد لمحتوى الهيدروجين من سبائك الألومنيوم 0.036 مل/100 جرام، ترسيب الهيدروجين المفرط وتكوين المسام الهيدروجينية. بالإضافة إلى ذلك، هناك طبقة من فيلم الأكسيد على سطح سبائك الألومنيوم، والماء البلوري على سطح سبائك الألومنيوم، والهواء والرطوبة في الغاز الواقي يتحلل مباشرة إلى هيدروجين أثناء اللحام. هذه المسام الهيدروجينية في عملية التبريد السريع لحام سبائك الألومنيوم بالليزر للهروب، والبقاء في اللحام لتشكيل مسام الهيدروجين.
فئة أخرى ترجع إلى عملية اللحام بالليزر التي تنتج عن عدم استقرار ثقب المفتاح وانهياره، حيث يكون المعدن السائل متأخرًا جدًا لملء الثقوب المتكونة. سوف تقلل المسامية المفرطة من كثافة اللحام، وتقلل من قدرة تحمل المفصل، وستجعل قوة ولدونة المفصل بدرجات مختلفة من التخفيض.
تقليل لحام ليزر سبائك الألومنيوم في عيوب المسامية في عدد من التدابير، مثل تغيير مسار المشي لشعاع الليزر، وذلك باستخدام تذبذب الشعاع إلى المجمع المنصهر للتحريك، وزيادة إمكانية هروب المسامية من السطح، واستخدام يمكن تحقيق سلك الحشو أو مسحوق سبائك الحشو، بالإضافة إلى استخدام تقنية البقعة المزدوجة واللحام المركب بالليزر وغيرها من التدابير لتقليل تأثير المسامية، ولكن من الصعب إزالتها من الجذر. الموصلية الحرارية للألمنيوم جيدة نسبيًا، وفقًا لمادة سبائك الألومنيوم والسمك وحالة السطح في عملية اللحام لضبط شكل موجة طاقة الليزر. كما هو موضح في الشكل قبل طرف الشكل الموجي للحام، يمكن استخدامه أيضًا قبل التسخين المسبق بعد شكل موجة العزل للحام، وذلك لتقليل نقطة النفخ والمسامية التي تلعب دورًا معينًا. يمكنه تقليل الانهيار غير المستقر للمسام، وتغيير زاوية تشعيع شعاع الليزر، وتطبيق مجال مغناطيسي في اللحام، ولكن يمكنه أيضًا التحكم بشكل فعال في المسام المنتجة أثناء عملية اللحام.
ترتبط أسباب التكسير الحراري في اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم بشكل أساسي بخصائصه وعملية اللحام. انكماش تصلب سبائك الألومنيوم (ما يصل إلى 5٪)، وإجهاد اللحام والتشوه، ومعدن اللحام في التبلور على طول حدود الحبوب سوف ينتج تنظيمًا سهل الانصهار منخفض النقطة، بحيث تضعف حدود الحبوب لقوة الترابط في إجهاد الشد تحت تأثير تشكيل الشقوق الساخنة.
إن اعتماد طريقة تعبئة الأسلاك أو مسحوق السبائك يمكن أن يقلل من ميل التكسير الساخن، كما أن التحكم في سرعة التسخين والتبريد عن طريق ضبط معلمات عملية اللحام يمكن أن يقلل أيضًا من ميل التكسير الساخن. 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 حرق عناصر السبائك أثناء عملية اللحام إلى تقليل الخواص الميكانيكية للوصلات الملحومة من سبائك الألومنيوم.
"التليين" هو ظاهرة انخفاض قوة وصلابة الوصلات الملحومة. عند استخدام وصلات لحام سبائك الألومنيوم بالليزر، فإن أنسجة اللحام والمنطقة المتضررة من الحرارة في الوصلات الملحومة لها نفس مشكلة 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 بسبب انخفاض مدخلات الحرارة، بحيث تكون منطقة تليين اللحام أضيق. اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم واللحام المحمي بغاز ذوبان القطب مقارنة بالمفاصل الملحومة بالليزر، تكون درجة "التليين" أقل، وتزداد قوة الشد مع زيادة سرعة اللحام وزيادة. البلازما على عملية اللحام تأثير طاقة التأين لعنصر الألومنيوم منخفضة، واللحام بالليزر من المرجح أن تشكل بلازما معدنية، والبلازما الناتجة عن انكسار الليزر، وانحرافه، وبالتالي تغيير النقطة المحورية لموضع شعاع الليزر، لذلك أن يتم تقليل نسبة عمق اللحام، مما يؤثر على جودة الوصلات الملحومة. استخدم طريقة وضع المسحوق مسبقًا على سطح قطعة العمل لتخفيف تمدد البلازما في اتجاه ارتفاع القفزة، بحيث يمكن للبلازما الموجودة على سطح قطعة العمل الحفاظ على الاستقرار النسبي لسعة القفزة.
تؤدي المسام غير المستقرة في عملية لحام سبائك الألومنيوم إلى انخفاض الخواص الميكانيكية للمفصل الملحوم. تشتمل سبائك الألومنيوم بشكل أساسي على Zn وMg وAl. في عملية اللحام تكون درجة غليان الألومنيوم أعلى من العنصرين الآخرين. لذلك، يمكن إضافة بعض عناصر السبائك ذات نقاط الغليان المنخفضة عند لحام عناصر سبائك الألومنيوم، مما يساعد على تكوين ثقوب صغيرة وصلابة اللحام.
اثنين من تكنولوجيا اللحام بالليزر سبائك الألومنيوم
1 لحام ذاتي الذوبان بالليزر من سبائك الألومنيوم
يشير اللحام بالذوبان الذاتي بالليزر إلى شعاع الليزر عالي الكثافة للطاقة كمصدر للحرارة، وتأثيره على سطح المادة الأساسية، بحيث تذوب المادة الأساسية نفسها، وتشكيل طريقة لحام المفاصل الملحومة. بالنسبة لحام سبائك الألومنيوم بالليزر، فإن انعكاس الليزر على سطح سبائك الألومنيوم مرتفع، ويتطلب اللحام طاقة ليزر أكبر؛ قطر بقعة الليزر صغير، ومتطلبات الدقة لأداة اللحام عالية، وقيمة التسامح لفجوة الأجزاء منخفضة، وعادة ما تتطلب قيمة فجوة الأجزاء 0.2 مم ما يلي؛ عملية اللحام لسرعة التسخين والتبريد، وعيوب مسامية اللحام، وتركيز كثافة طاقة الليزر، وتأثير ثقب المفتاح يؤدي بسهولة إلى تقعر اللحام وظاهرة حواف العض. ظاهرة حافة العض، وبالتالي فإن معلمات عملية اللحام لها متطلبات عالية. يعكس اللحام بالذوبان الذاتي بالليزر في لحام سبائك الألومنيوم مزايا جودة اللحام الجيدة وسرعة اللحام السريعة والأتمتة السهلة، ويستخدم على نطاق واسع في صناعة السيارات. في صناعة المركبات الكهربائية، يتم استخدام ختم غلاف بطارية الطاقة بشكل أساسي في اللحام بالذوبان الذاتي بالليزر لسبائك الألومنيوم. يتم أيضًا استخدام شركات مركبات الطاقة الجديدة في هيكل الألومنيوم وتجميع الأبواب وجانب المكونات الهيكلية للحام في اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم.
2 لحام سلك حشو الليزر من سبائك الألومنيوم
لا يزال لحام سلك حشو الليزر في الليزر هو مصدر الحرارة الرئيسي لإذابة المعدن الملحوم، ولكن استخدام جهاز تغذية الأسلاك الأوتوماتيكي للمسبح المنصهر يغذي بشكل مستمر في معدن الحشو لتحقيق عملية الاتصال المعدنية. بالمقارنة مع اللحام بالذوبان الذاتي بالليزر، فإن لحام سلك حشو الليزر يخفف من متطلبات دقة فجوة عملية اللحام، عن طريق ملء السلك بتركيبات مختلفة، لتحسين الخواص المعدنية للحام، لمنع توليد شقوق اللحام الحرارية والمسامية ولتحسين ثبات عملية اللحام والخواص الميكانيكية للمفاصل.
يتميز لحام سلك حشو الليزر بسبائك الألومنيوم بخصائص جودة المظهر الجيد، ودقة فجوة العملية أكثر مرونة من اللحام بالذوبان الذاتي بالليزر، وما إلى ذلك. وعادة ما يتم تطبيقه على سطح مظهر الجسم، مثل بين الغطاء العلوي والعلبة الجانبية وبين الألواح العلوية والسفلية للوحة الخارجية لغطاء صندوق الأمتعة. كما توجد بعض الموديلات من أجل الحصول على جودة لحام أعلى واستخدام لحام سلك الحشو بالليزر في لحام أبواب سبائك الألومنيوم.
3 سبائك الألومنيوم بالليزر - اللحام المركب بالقوس
اللحام المركب بالليزر والقوس هو نوعان من الخواص الفيزيائية لليزر والقوس، وآلية نقل الطاقة مختلفة تمامًا عن مركب مصدر الحرارة معًا، ومعًا في دور قطعة العمل الملحومة، لا تعطي اللعب الكامل لنوعين الحرارة فقط. مصدر المزايا الخاصة بكل منهما، ولكن أيضًا يعوض كل منهما عيوب الآخر. في لحام القوس المركب بالليزر بسبائك الألومنيوم، يمكن للقوس توجيه مصدر حرارة الليزر، وتحسين قدرة سبائك الألومنيوم على امتصاص الليزر واستخدام طاقة عملية اللحام، وتشكيل سطح اللحام من اللحام بالذوبان الذاتي بالليزر. بالإضافة إلى ذلك، فإن إدخال القوس يمكن أن يقلل بشكل كبير من دقة تركيب قطعة العمل الملحومة، في حين أن القوس له تأثير مخفف على بلازما اللحام بالليزر، مما يمكن أن يقلل من تأثير التدريع للبلازما على الليزر. يلعب الليزر دورًا مهمًا في تثبيت القوس، بحيث يمكن تثبيت القوس في اللحام عالي السرعة على المفصل، مما يمكن أن يحسن جودة اللحام للمفصل ويزيد من سرعة اللحام.
خاتمة
كثافة طاقة شعاع اللحام بالليزر من سبائك الألومنيوم تصل إلى 109 وات / سم 2، وفي الوقت نفسه تتميز بمزايا التسخين المركز، والضرر الحراري، وعمق اللحام ونسبة العرض، وتشوه اللحام، وما إلى ذلك، وعملية اللحام سهلة التكامل والأتمتة والمرونة ، يمكن تحقيق لحام عالي السرعة وعالي الدقة، ولا تتطلب عملية اللحام بيئة مفرغة، ولا تنتج أشعة سينية، ومناسبة بشكل خاص للحام عالي الدقة للهياكل المعقدة. الميزة الأكثر جاذبية لحام الألومنيوم بالليزر هي كفاءته العالية، ولإطلاق العنان لهذه الكفاءة العالية، من الضروري تطبيقها على السمك الكبير للحام الاندماج العميق. ولذلك، فإن البحث وتطبيق الليزر عالي الطاقة للحام الاندماج العميق ذو السماكة الكبيرة سيكون الاتجاه الحتمي للتنمية المستقبلية. يسلط اللحام بالصهر العميق ذو السماكة الكبيرة الضوء على ظاهرة الثقب وتأثيره على مسامية اللحام، وبالتالي فإن آلية التشكيل والتحكم في الثقوب أصبحت أكثر شيوعًا وستصبح قضية ساخنة ذات اهتمام عام وأبحاث في الصناعة.
إن تحسين استقرار عملية اللحام بالليزر وتشكيل اللحام وجودة اللحام هي الأهداف المنشودة. 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، وما إلى ذلك.
