Levinud defektidAlumiiniumisulamist laserkeevitus
Kas laseriga autogeenne keevitamine võilaserkaarhübriidkeevitusalumiiniumisulamite puhul kasutatakse mõningaid levinud tehnilisi probleeme, st defektid võivad tekkida, kui protsessiparameetrid ja keevitustingimused on metallurgilised.sobimatu. SeeAlumiiniumsulamite vuukide defektid jagunevad peamiselt kahte tüüpi: keevisõmbluse poorsus ja keevituskuumpraod. Lisaks poorsusele ja kuumpragudele esineb alumiiniumisulamite laserkeevitamisel ka selliseid defekte nagu sisselõige ja halb tagakülje moodustumine. Võrreldes keevisõmbluse poorsusega ei ole keevituspragude (nähtavad palja silmaga või väikese suurenduse all) tõenäosus suur. Kuna praod on aga ohtlikumad, sätestab JIS Z 3105, et kui keevisõmbluses on pragu avastatud, tuleb keevisõmblus liigitada IV klassi. Sisselõige, halb tagakülje moodustumine ja muud defektid on enamasti tõsised defektid, mis on põhjustatud ebaõigest kiiruse reguleerimisest või mittevastavatest protsessiparameetritest. Sellised defektid ilmnevad tavaliselt protsessi uurimise ja silumise etapis ning esinevad harva tavapäraste tegelike tootmistoimingute käigus. Seetõttu on poorsus defektitüüp, mis on alumiiniumisulamite laserkeevitamisel ja keevitatud konstruktsioonide kasutamisel kahjulikum ning mida on raske põhjalikult kõrvaldada.
1. Poorsus
Poorsus on kõige levinum ja peamine mahudefektalumiiniumisulamite laserkeevitus, mille suurused ulatuvad sadadest mikronitest mitme millimeetrini. Selle tekkemehhanism pole veel täielikult selge. Poorsus mitte ainult ei nõrgenda keevisõmbluse efektiivset töölõiku, vaid põhjustab ka pingete kontsentratsiooni, vähendades keevisliite dünaamilist tugevust ja väsimusomadusi.
Kui alumiiniumisulam sulab vesinikku sisaldavas keskkonnas, võib selle sisemine vesinikusisaldus ulatuda üle 0,69 ml/100 g, kuid pärast sulami tahkumist on selle vesiniku lahustuvus tasakaalus maksimaalselt 0,036 ml/100 g. Üldiselt arvatakse, et laserkeevituse jahutamisel langeb vesiniku lahustuvus järsult ja üleküllastunud vesiniku sadestumine moodustab vesiniku poorsuse. Madala sulamistemperatuuriga ja kõrge aururõhuga legeerelementide aurustumine võib samuti põhjustada poorsuse teket, mida nimetatakse metallurgiliseks poorsuseks. Lisaks võivad laserkiire häirimine ja võtmeaugu ebastabiilsus samuti poorsust moodustada, kuid selline poorsus on ebakorrapärase kujuga ja seda võib nimetada protsessist tingitud poorsuseks. Alumiiniumsulamite kõrge keemilise aktiivsuse tõttu tekib pinnale kergesti oksiidkile. Keevitamise ajal lagunevad alumiiniumisulamist pinnal olevast oksiidkilest eralduv kristallvesi ja ühendatud vesi koos õhus oleva niiskuse ja kaitsegaasiga laseri toimel kõrge temperatuuriga piirkonnas otse vesinikuks. Need vesinikgaasid võivad sulavanni jahtumise ja tahkumise ajal sadestuda, moodustades mulle, või tekitada mulle otse mittetäielikult sulanud oksiidikilele. Alumiiniumsulamite madala erikaalu tõttu on mullide tõusukiirus sulavannis aeglane. Lisaks on alumiiniumisulamitel tugev soojusjuhtivus ning sulavanni jahtumis- ja tahkumiskiirus on äärmiselt kiire. Mõned mullid ei pääse õigeaegselt välja ja jäävad keevisõmblusesse, moodustades metallurgilise poorsuse. Uuringud on näidanud, et alumiiniumisulamite keevisõmbluste poorsuse peamine gaas on vesinik, seega nimetatakse alumiiniumisulamite keevisõmbluste poorsust mõnikord vesinikpoorsuseks. Skaneeriva elektronmikroskoobi all poorsuse purunemise vaatlemisel on poorsus enamasti sfääriline morfoloogia, kus dendriitsete kristallide otsad on tihedalt paigutatud ning sisemine sein on sile, puhas ja oksüdatsioonijälgedeta. Poorsuse olemasolu mitte ainult ei vähenda keevisõmbluse kompaktsust ja vuugi kandevõimet, vaid vähendab ka vuugi tugevust ja plastilisust erineval määral.
2. Kuumad praod
Kuumad praod (sh tahkumispraod ja vedeldumuspraod) tekivad sulametalli tahkumisprotsessi käigus ja on alumiiniumisulamite laserkeevitamisel üks levinumaid defektitüüpe. Tahkumispragude murrumorfoloogia kõige ilmsemaks tunnuseks on see, et murdumispind koosneb suurest siledast, kuid ebaühtlasest granuleeritud munakivist või kartulitaolisest struktuurist ning pinnal on sageli säilinud madala sulamistemperatuuriga graanulitevahelised eutektilised struktuurid või vedela kile voldid, samuti dendriitide hapra murru jäljed. Vedeldumuspragude murrumorfoloogia on sarnane tahkumispragude omaga, kuid sellel on kõrge temperatuuriga graanulitevahelise murru või tahkumismurru omadused. Väsimuskoormuse all olevate sulatuskeevitatud liigeste väsimusmurru korral on selliste kuumade pragude põhjustatud väsimuspragude allikad samuti tavalised. Alumiiniumsulamite laserkeevitamisel tekkivate kuumade pragude põhjused on peamiselt seotud nende endi omaduste ja keevitusprotsessidega. Alumiiniumsulamitel on tahkumise ajal suur kokkutõmbumiskiirus (kuni 5%), mille tulemuseks on suur keevituspinge ja deformatsioon; Lisaks tekivad keevismetalli tahkumisel terade piiridele madala sulamistemperatuuriga eutektilised struktuurid, mis nõrgestavad terade piiride nakkejõudu, moodustades tõmbepinge mõjul kuumpraod. Lisaks saab alumiiniumisulamite laserkeevitamisel tekkivate pragude morfoloogiat kokku võtta järgmistesse kategooriatesse: keevisõmbluse keskpunkti praod; keevisõmbluse sulamisjoone praod; keevisõmbluse teradevahelised praod; kuumuse mõjutatud tsooni likvatsioonipraod; oksiidikilede põhjustatud praod; ja teradevahelised mikropraod.
Lisaks põhjustab halb kaitse keevitamise ajal keevismetalli reageerimist õhus olevate gaasidega ning tekkinud sulustusmaterjalid on samuti potentsiaalsed pragude allikad. Legeerelementide tüüp ja kogus mõjutavad oluliselt kuumpragunemise kalduvust alumiiniumisulamite keevitamisel. Üldiselt on Al-Si ja Al-Mn seeria alumiiniumisulamitel hea keevitatavus ja kuumpragusid ei teki kergesti; samas kui Al-Mg, Al-Cu ja Al-Zn seeria alumiiniumisulamitel on suhteliselt kõrge kuumpragunemise kalduvus. Kuumpragunemise kalduvust saab vähendada keevitusprotsessi parameetrite reguleerimisega, et kontrollida kuumutamis- ja jahutuskiirust. Üldiselt on laserkaarhübriidkeevituse kuumpragunemise kalduvus parem kui lasertäidistraadiga keevitamisel ja lasertäidistraadiga keevitamise kuumpragunemise kalduvus parem kui laserautogeensel keevitamisel.
3. Altlõige ja läbipõlemine
Alumiiniumsulamitel on madal ionisatsioonienergia ning fotoindutseeritud plasma on keevitamise ajal altid ülekuumenemisele ja paisumisele, mille tulemuseks on ebastabiilne keevitusprotsess. Lisaks on vedelatel alumiiniumisulamitel hea voolavus ja madal pindpinevus. Läbitungivuse parandamiseks on sageli vaja suuremat kaitsegaasi voolukiirust ja laseri väljundvõimsust, mis halvendab keevitusprotsessi stabiilsust, põhjustades sulavanni järsku kõikumist rõhu all ja kergesti defektide, näiteks alalõike ja läbipõlemise tekkimist. Laserkeevitatud alumiiniumisulamist plaatide tagakülje vormitavust saab tõhusalt parandada, paigaldades keevisõmbluse tagaküljele vesijahutusega vaskplaadi.
4. Räbu lisamine
Teine autokere keevitamisel sageli esinev defekt on keevisräbu sattumine. Uuringud on näidanud, et räbu sattumine toimub peamiselt keevisliidete ja keevitustraadi pinnal olevate oksiidide kaudu, samuti alumiiniumisulamite materjalide lokaliseerimise ebastabiilsete protsesside tõttu. Seetõttu peaksid alumiiniumisulamite materjalide tootjad tugevdama tehnoloogilist innovatsiooni ja täiustama valamisprotsesse, et minimeerida tooraines sisalduvate lisandite ja vesiniku sisaldust ning parandada toodete kvaliteedi stabiilsust.
Postituse aeg: 05.08.2025
