آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم به دلیل وزن سبک، استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی به طور گسترده در صنایع ساختمانی، حمل و نقل، خودرو، الکترونیک، بسته بندی و هوا فضا استفاده می شود. با توسعه فناوری، فرآیند جوشکاری آلیاژ آلومینیوم افزایش یافته است. جوشکاری لیزری یک تکنولوژی جوشکاری رایج در بازار فعلی است که دارای مزایای منبع گرمای متمرکز با توان بالا، ناحیه کوچک تحت تأثیر حرارت، تغییر شکل کمتر، صرفه جویی در انرژی و کاهش مصرف است.
در فرآیند جوشکاری روزانه، به دلیل خواص ویژه آلومینیوم، جوشکاری لیزری آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم برای کنترل تمرکز لیزر و حوضچه مذاب دشوار خواهد بود. هنگامی که جوشکار پارامترهای فرآیند را به طور نامناسب تنظیم می کند یا تجربه کافی ندارد، ممکن است تخلخل، ترک و تغییر شکل، سیاه شدن جوش و عدم ادغام لبه های گزنده و مشکلات دیگر وجود داشته باشد که به طور جدی بر کیفیت جوش و عملکرد آن تأثیر می گذارد. در ادامه به معرفی مشکلات و راه حل های پیش آمده در جوشکاری آلومینیوم می پردازیم.
تخلخل
مشکل اصلی در جوشکاری آلومینیوم با لیزر تخلخل است. در طی فرآیند جوشکاری، پرتو لیزر باعث نوسانات فلز مذاب می شود و زمانی که گاز محبوس شده در فلز منبسط شده و بیرون می ریزد، تخلخل ایجاد می شود. علاوه بر این، فیلم اکسید آلومینیوم از اتصال فلزات جلوگیری می کند، رطوبت را جذب می کند و در برابر ناخالصی ها حساس است که به تشکیل تخلخل کمک می کند.
ایجاد تخلخل منجر به ضعیف شدن جوش ها، کاهش مقاومت در برابر خوردگی و جوش های ناخوشایند می شود. به طور کلی اقدامات زیر توصیه می شود:
توان لیزر مناسب را برای اطمینان از ورودی گرمای یکنواخت تنظیم کنید.
هنگام جوشکاری صفحات نازک، توصیه می شود برای کاهش زمان انبساط گاز در فلز، سرعت را افزایش دهید. هنگام جوشکاری صفحات ضخیم، سرعت جوش را می توان کاهش داد تا از عملکرد درز جوش تحت شرایط پیش گرم شدن مواد اطمینان حاصل شود.
سطح جوش را به صورت شیمیایی یا مکانیکی تمیز کنید تا تأثیر ناخالصی ها بر کیفیت جوش به حداقل برسد.
کنترل استفاده از گاز محافظ یا شار برای کاهش اکسیداسیون و مقدار گاز تشکیل شده.
ترک حرارتی
به دلیل دماهای بالا ایجاد شده در طول فرآیند جوشکاری، این امر می تواند باعث انبساط و انقباض سریع آلومینیوم و ایجاد نقاط تنش شود. اگر فاصله انجماد جوش خیلی کوتاه باشد و نقاط تنش آزاد نشوند، می توانند منجر به ترک خوردگی آلومینیوم و ترک حرارتی شوند. علاوه بر این، هنگامی که جوش به خوبی محافظت نمی شود، اکسیداسیون و ترک حرارتی می تواند به راحتی رخ دهد.
برای جلوگیری از این امر، باید حرارت را در طول فرآیند جوشکاری کنترل کنیم، قبل از جوشکاری، جوش را به اندازه کافی گرم کنیم و گاز محافظ را تنظیم کنیم.
سیاه شدن درز جوش
سیاه شدن آلومینیوم جوش داده شده با لیزر عمدتاً به دلیل قدرت لیزر ناکافی، مقدار تمرکز نشده که در مقدار مناسب تنظیم نشده است یا لنز لیزر آسیب دیده ایجاد می شود. در این حالت انرژی لیزر به آستانه ذوب لایه اکسید روی سطح آلومینیوم نمی رسد و باعث می شود آلومینیوم با هوا و ناخالصی ها مخلوط شود و در نتیجه جوش سیاه شود.
به منظور دستیابی به کیفیت بهتر جوشکاری و زیبایی شناسی، در طول فرآیند جوشکاری آلومینیوم، Mytronic در ابتدا پیشنهاد می کند که قدرت مناسب را انتخاب کنید و مقدار درست defocus را تنظیم کنید. در مرحله دوم، شما همچنین می توانید بررسی کنید که آیا لنز محافظ آسیب دیده است یا خیر.
لبه نیش ذوب نشده است
هنگام جوشکاری لیزری آلومینیوم، مسیرهای جوش ناپیوسته، ناهموار و ناهموار و امواج ناهموار یک پدیده معمولی است. دلایل اصلی شکاف مونتاژ بیش از حد جوش، تغییر نقطه لیزر، قدرت لیزر ناکافی و فوکوس بیش از حد است.
در مرحله اول، ما می توانیم فاصله ریشه قطعه کار جوش داده شده را کاهش دهیم. در مرحله دوم، ما می توانیم فوکوس پرتو لیزر را برای تعیین موقعیت صحیح نقطه تنظیم کنیم. علاوه بر این، ما همچنین می توانیم قدرت لیزر را افزایش دهیم و مقدار فوکوس خارج از موقعیت فوکوس مثبت را تنظیم کنیم تا از کیفیت جوش پس از ذوب آلومینیوم اطمینان حاصل کنیم.
با توجه به ویژگی های خاص آلومینیوم، فرآیند جوش لیزری با مشکلات دیگری نیز مواجه خواهد شد. قبل از جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم، ما نه تنها باید ثبات کیفیت جوش را در نظر بگیریم، بلکه ظاهر اثر جوش را نیز باید در نظر بگیریم. با بهبود فناوری لیزر و فناوری تولید آلومینیوم، فرآیند جوشکاری لیزری آلومینیوم نیز بسیار بهبود یافته است و پایه محکمی برای ایجاد اجزای ساختاری فلزی سبک وزن در خودرو، هوافضا و سایر زمینه ها فراهم می کند.
