Tóm tắt: Việc sử dụng hợp kim nhôm để thay thế thép trên xe truyền thống là một trong những cách quan trọng để đạt được những chiếc xe nhẹ. Tuy nhiên, do các đặc điểm của độ dẫn nhiệt tốt và hệ số mở rộng tuyến tính lớn của hợp kim nhôm, có một số vấn đề trong hàn.

Việc sử dụng hợp kim nhôm để thay thế thép trên xe truyền thống là một trong những cách quan trọng để đạt được những chiếc xe nhẹ. Tuy nhiên, do các đặc điểm của độ dẫn nhiệt tốt và hệ số mở rộng tuyến tính lớn của hợp kim nhôm, có một số vấn đề trong hàn:

1) Các mối hàn của hợp kim nhôm được làm mềm nghiêm trọng và hệ số cường độ thấp;

2) Hợp kim nhôm dễ bị oxy hóa để tạo thành màng oxit chịu lửa (AL2O3, điểm nóng chảy là 2060 ° C), đòi hỏi quá trình hàn mật độ cao;

3) dễ sản xuất lỗ chân lông;

4) Hệ số mở rộng tuyến tính là lớn, và biến dạng hàn và vết nứt hàn rất dễ xảy ra;

5) Độ dẫn nhiệt và công suất nhiệt riêng là lớn và đầu vào nhiệt lớn hơn 2 đến 4 lần so với thép hàn.

Do đó, để có được các mối hàn hợp kim nhôm hiệu suất cao, các phương pháp hàn với mật độ năng lượng cao, đầu vào nhiệt hàn thấp và tốc độ hàn cao được yêu cầu, trong đó hàn laser là một trong những công nghệ hàn hợp kim nhôm hứa hẹn nhất.

1. Công nghệ hàn laser hợp kim nhôm

1.1 Hàn Laser hợp kim bằng nhôm

Laser tự Fluxing hàn đề cập đến một phương pháp hàn trong đó chùm tia laser mật độ năng lượng cao được sử dụng làm nguồn nhiệt để tác động đến bề mặt của kim loại cơ bản để làm tan chảy kim loại cơ bản để tạo thành khớp hàn. Đối với hàn laser hợp kim nhôm, bề mặt hợp kim nhôm có độ phản xạ cao với laser và cần có công suất laser lớn để hàn; Đường kính điểm laser là nhỏ, độ chính xác của dụng cụ hàn cao và giá trị dung sai của khoảng cách phần là thấp, thường yêu cầu các phần giá trị khoảng cách dưới 0,2mm; Tốc độ làm nóng và làm mát nhanh trong quá trình hàn, có nhiều khiếm khuyết độ xốp hàn, mật độ năng lượng laser được cô đặc và hiệu ứng lỗ khóa có thể dễ dàng dẫn đến hiện tượng hàn và cắt. Do đó, các tham số quy trình hàn có yêu cầu cao hơn.

Laser tự Fluxing hàn có những ưu điểm của chất lượng hàn tốt, tốc độ hàn nhanh và tự động hóa dễ dàng trong hàn hợp kim nhôm, và được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô. Trong ngành công nghiệp xe điện, hàn Laser hợp kim nhôm chủ yếu được sử dụng để niêm phong vỏ pin điện. Trong cơ thể nhôm của một công ty ô tô năng lượng mới ở Trung Quốc, sự hàn của lắp ráp cửa và các bộ phận cấu trúc tường bên cũng sử dụng hàn bằng laser hợp kim nhôm.

1.2 Hàn chất độn laser hợp kim nhôm

Trong hàn gắn dây laser, laser vẫn được sử dụng làm nguồn nhiệt chính để làm tan chảy kim loại để hàn, nhưng thiết bị cho ăn dây tự động được sử dụng để liên tục cho kim loại làm đầy vào bể nóng chảy để nhận ra quá trình kết nối luyện kim. So với hàn tự phục hồi laser, hàn dây laser làm thư giãn các yêu cầu cho độ chính xác khoảng cách của quá trình hàn. Bằng cách lấp đầy dây hàn với các thành phần khác nhau, các tính chất luyện kim của mối hàn có thể được cải thiện, có thể ngăn chặn các vết nứt nhiệt và lỗ chân lông và sự ổn định của quá trình hàn có thể được cải thiện. và tính chất cơ học chung.

Hàn dây phụ bằng hợp kim Aluminum có các đặc điểm của chất lượng ngoại hình tốt và độ chính xác của quá trình lỏng lẻo hơn so với hàn tự làm sạch laser. Nó thường được sử dụng trên bề mặt bên ngoài của thân xe, chẳng hạn như giữa lớp phủ trên cùng và bức tường bên, và giữa các tấm trên và dưới của tấm bên ngoài nắp thân cây. Ngoài ra còn có một số mô hình sử dụng hàn dây phụ bằng laser để hàn cửa hợp kim nhôm để có được chất lượng hàn cao hơn.

1.3 Hàn hybrid Laser-Laser-Laser-Laser Lybrid

Hàn lai Laser-Arc kết hợp các nguồn nhiệt bằng laser và hồ quang với các tính chất vật lý hoàn toàn khác nhau và cơ chế truyền năng lượng, và tác dụng lên phôi để được hàn lại với nhau. Nó không chỉ phát huy đầy đủ các lợi thế tương ứng của hai nguồn nhiệt, mà còn bổ sung cho nhau. Thiếu. Trong hàn lai Laser-Laser-Laser-ARC, ARC có thể hướng dẫn nguồn nhiệt laser, cải thiện khả năng hấp thụ laser của hợp kim nhôm và tốc độ sử dụng năng lượng trong quá trình hàn và khả năng định dạng bề mặt hàn tốt hơn so với hàn tự nhiên.

Ngoài ra, việc giới thiệu vòng cung có thể làm giảm đáng kể độ chính xác kẹp của phôi hàn. Đồng thời, vòng cung có tác dụng pha loãng đối với huyết tương của hàn laser, có thể làm giảm hiệu ứng che chắn của plasma trên laser. Laser đóng một vai trò quan trọng trong sự ổn định của ARC, để vòng cung có thể hoạt động ổn định trên khớp trong quá trình hàn tốc độ cao, có thể cải thiện chất lượng hàn của khớp và tăng tốc độ hàn.

2. Áp dụng hàn laser hợp kim nhôm trong ngành công nghiệp ô tô

Việc áp dụng hàn laser trong ngành công nghiệp ô tô có nhiều lợi thế:

1) Tốc độ hàn nhanh, chu kỳ sản xuất có thể được cải thiện và tốc độ hàn có thể đạt tới 6m/phút, có lợi thế không thể so sánh so với các phương pháp kết nối khác (như hàn điểm, hàn hồ quang, tán xạ) của cơ thể màu trắng;

2) Các ràng buộc nhỏ trên cấu trúc cơ thể, áp dụng cho các cấu trúc hàn khác nhau (khớp LAP, khớp fillet, khớp t, khớp mông) và hàn một mặt, hàn có thể được thực hiện khi chùm tia có thể tiếp cận và thiết kế linh hoạt hơn;

3) Yêu cầu cạnh hàn laser thấp, cạnh hàn có thể được hàn ở mức 6-8mm, là một nửa yêu cầu cạnh hàn (16mm) so với hàn điểm, có thể đóng một vai trò trong việc làm sáng;

4) Cấu trúc hàn laser của mái và nắp phía sau có thể làm giảm trọng lượng của cơ thể, và không cần phải áp dụng chất trám hoặc trang trí bên ngoài, giúp tiết kiệm chi phí của cơ thể;

5) Phong hàn laser tổng thể là mịn màng và ngăn nắp, và ngoại hình là tốt.

Với việc cải thiện liên tục công nghệ ô tô, năng lực xử lý ngành và chất lượng xử lý, chi phí sử dụng hàn laser sẽ giảm đáng kể; Đồng thời, với sự phát triển của ô tô nhẹ, việc áp dụng hợp kim nhôm trong cơ thể ô tô đang tăng lên, và hàn laser là một giải pháp cho chất lượng hàn hợp kim nhôm. Một trong những cách quan trọng để kết nối các vấn đề sẽ được sử dụng rộng rãi hơn trong ngành công nghiệp ô tô.