Mga Karaniwang Depekto sa Laser Welding ng Aluminum Alloy

Mga Karaniwang Depekto saPagwelding ng Laser ng Aluminyo na Alloy

Kung laser autogenous welding man olaser-arc hybrid weldingay ginagamit para sa mga haluang metal na aluminyo, may ilang karaniwang teknikal na isyu, ibig sabihin, maaaring magkaroon ng mga depekto kung ang mga parametro ng proseso at mga kondisyon ng hinang ay metalurhikohindi wasto. AngAng mga depekto sa mga dugtungan ng aluminum alloy ay pangunahing kinabibilangan ng dalawang uri: weld porosity at welding hot cracks. Bukod sa porosity at hot cracks, mayroon ding mga depekto tulad ng undercut at mahinang pagbuo ng likurang bahagi sa laser welding ng mga aluminum alloy. Kung ikukumpara sa weld porosity, ang posibilidad ng mga bitak sa welding (nakikita ng mata o sa ilalim ng mababang magnification) ay hindi mataas. Gayunpaman, dahil mas mapanganib ang mga bitak, itinatakda ng JIS Z 3105 na kapag ang isang bitak ay natukoy sa isang weld, ang weld ay hahatulan bilang Class IV. Ang undercut, mahinang pagbuo ng likurang bahagi at iba pang mga depekto ay kadalasang malubhang depekto na dulot ng hindi wastong pagkontrol ng bilis o hindi magkatugmang mga parameter ng proseso. Ang mga ganitong depekto ay karaniwang lumilitaw sa yugto ng paggalugad at pag-debug ng proseso, at bihirang mangyari sa normal na aktwal na operasyon ng produksyon. Samakatuwid, ang porosity ay isang uri ng depekto na mas mapanganib sa laser welding ng mga aluminum alloy at sa serbisyo ng mga welded na istruktura, at mahirap itong alisin nang lubusan.

1. Porosidad

Ang porosity ang pinakakaraniwan at pangunahing depekto sa volume salaser welding ng mga aluminum alloys, na may mga sukat mula daan-daang micron hanggang ilang milimetro. Ang mekanismo ng pagbuo nito ay hindi pa lubos na malinaw. Ang porosity ay hindi lamang nagpapahina sa epektibong gumaganang seksyon ng hinang, kundi nagdudulot din ng konsentrasyon ng stress, na binabawasan ang dinamikong lakas at pagganap ng pagkapagod ng hinang na dugtungan.

Kapag natunaw ang aluminum alloy sa kapaligirang naglalaman ng hydrogen, ang panloob na nilalaman ng hydrogen nito ay maaaring umabot sa higit sa 0.69 ml/100g, ngunit pagkatapos tumigas ang haluang metal, ang solubility ng hydrogen nito sa equilibrium ay hindi hihigit sa 0.036 ml/100g. Karaniwang pinaniniwalaan na sa panahon ng proseso ng paglamig ng laser welding, ang solubility ng hydrogen ay bumababa nang husto, at ang presipitasyon ng supersaturated hydrogen ay bubuo ng hydrogen porosity. Ang pagsingaw ng mga low-melting-point at high-vapor-pressure alloying elements ay maaari ring humantong sa porosity, na tinatawag na metallurgical porosity. Bukod pa rito, ang pagkagambala ng laser beam at ang kawalang-tatag ng keyhole ay maaari ring bumuo ng porosity, ngunit ang ganitong porosity ay may irregular na hugis at maaaring tawaging process-induced porosity. Dahil sa mataas na kemikal na aktibidad ng mga aluminum alloy, isang oxide film ang madaling mabuo sa ibabaw. Sa panahon ng welding, ang kristal na tubig at pinagsamang tubig na nabubulok mula sa oxide film sa ibabaw ng aluminum alloy, kasama ang moisture sa hangin at protective gas, ay direktang nabubulok upang makagawa ng hydrogen sa lugar na may mataas na temperatura sa ilalim ng aksyon ng laser. Ang mga hydrogen gas na ito ay maaaring mag-precipitate habang pinapalamig at pinapatatag ang tinunaw na pool upang bumuo ng mga bula o direktang lumikha ng mga bula sa hindi pa ganap na tinunaw na oxide film. Dahil sa mababang specific gravity ng mga aluminum alloy, mabagal ang pagtaas ng bilis ng mga bula sa tinunaw na pool. Bukod pa rito, ang mga aluminum alloy ay may malakas na thermal conductivity, at ang bilis ng pagpapalamig at pagpapatatag ng tinunaw na pool ay napakabilis. Ang ilang mga bula ay hindi makatakas sa paglipas ng panahon at mananatili sa weld, kaya bumubuo ng metallurgical porosity. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang pangunahing gas sa porosity ng mga aluminum alloy weld ay hydrogen, kaya ang porosity sa mga aluminum alloy weld ay minsan tinatawag na hydrogen porosity. Kapag pinagmamasdan ang bali ng porosity sa ilalim ng scanning electron microscope, ang porosity ay kadalasang nagpapakita ng spherical morphology na may mahigpit na pagkakaayos ng mga dendrite end ng dendritic crystals, at ang panloob na dingding ay makinis, malinis at walang bakas ng oksihenasyon. Ang pagkakaroon ng porosity ay hindi lamang binabawasan ang compactness ng weld at ang bearing capacity ng joint, kundi binabawasan din ang lakas at plasticity ng joint sa iba't ibang antas.

2. Mga Mainit na Bitak

Ang mga mainit na bitak (kabilang ang mga bitak ng solidification at mga bitak ng liquation) ay nabubuo sa panahon ng proseso ng solidification ng tinunaw na pool metal at isa sa mga karaniwang uri ng depekto sa laser welding ng mga aluminum alloy. Ang pinakahalatang katangian ng morpolohiya ng bali ng mga bitak ng solidification ay ang ibabaw ng bali ay binubuo ng isang malaking bahagi ng makinis ngunit hindi pantay na granular cobblestone o mga istrukturang parang patatas, at ang ibabaw ay kadalasang nananatili ang intergranular low-melting-point eutectics o liquid film folds, pati na rin ang mga bakas ng malutong na bitak ng mga dendrite. Ang morpolohiya ng bali ng mga bitak ng liquation ay katulad ng sa mga bitak ng solidification, ngunit mayroon itong mga katangian ng high-temperature intergranular fracture o solidification fracture. Sa fatigue fracture ng mga fusion-welded joint sa ilalim ng fatigue loading, ang mga pinagmumulan ng fatigue crack na dulot ng mga naturang mainit na bitak ay karaniwan din. Ang mga sanhi ng mga mainit na bitak sa laser welding ng mga aluminum alloy ay pangunahing nauugnay sa kanilang sariling mga katangian at proseso ng welding. Ang mga aluminum alloy ay may malaking shrinkage rate sa panahon ng solidification (hanggang 5%), na nagreresulta sa malaking stress at deformation ng welding; Bukod pa rito, ang mga low-melting-point eutectic na istruktura ay nabubuo sa mga hangganan ng butil habang nagpapatigas ang metal na hinang, na nagpapahina sa puwersa ng pagdikit ng mga hangganan ng butil, kaya bumubuo ng mga mainit na bitak sa ilalim ng aksyon ng tensile stress. Bukod pa rito, ang mga morpolohiya ng bitak sa laser welding ng mga aluminum alloy ay maaaring ibuod sa mga sumusunod na kategorya: mga bitak sa gitna ng hinang; mga bitak sa linya ng weld fusion; mga intergranular na bitak sa mga hinang; mga bitak sa zone liquation na apektado ng init; mga bitak na dulot ng mga oxide film; at mga intergranular microcrack.

Bukod pa rito, ang mahinang proteksyon habang hinang ay nagiging sanhi ng reaksiyon ng hinang metal sa mga gas sa hangin, at ang mga nabuong inklusyon ay mga potensyal ding pinagmumulan ng bitak. Ang uri at dami ng mga elemento ng haluang metal ay may malaking impluwensya sa tendensiya ng mainit na pagbitak habang hinang ang aluminum alloy. Sa pangkalahatan, ang mga aluminum alloy na Al-Si at Al-Mn series ay may mahusay na kakayahang magwelding at hindi madaling magdulot ng mainit na bitak; habang ang mga aluminum alloy na Al-Mg, Al-Cu at Al-Zn series ay may medyo mataas na tendensiya ng mainit na pagbitak. Ang tendensiya ng mainit na pagbitak ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng pagsasaayos ng mga parameter ng proseso ng hinang upang makontrol ang mga rate ng pag-init at paglamig. Sa pangkalahatan, ang tendensiya ng mainit na pagbitak ng laser-arc hybrid welding ay mas mahusay kaysa sa laser filler wire welding, at ang tendensiya ng mainit na pagbitak ng laser filler wire welding ay mas mahusay kaysa sa laser autogenous welding.

3. Pag-undercut at Burn-Through

Ang mga aluminum alloy ay may mababang ionization energy, at ang photo-induced plasma ay madaling kapitan ng sobrang pag-init at paglawak habang hinang, na nagreresulta sa hindi matatag na proseso ng hinang. Bukod pa rito, ang mga likidong aluminum alloy ay may mahusay na fluidity at mababang surface tension. Upang mapabuti ang penetration, madalas na kinakailangan ang mas malaking protective gas flow rate at laser output power, na nagpapalala sa katatagan ng proseso ng hinang, na nagiging sanhi ng marahas na pagbabago-bago ng tinunaw na pool sa ilalim ng presyon at madaling humahantong sa mga depekto tulad ng undercut at burn-through. Ang backside formability ng mga laser-welded aluminum alloy plate ay maaaring epektibong mapabuti sa pamamagitan ng pag-install ng water-cooled copper plate sa likod ng weld.

4. Pagsasama ng Slag

Ang isa pang uri ng depekto na kadalasang nangyayari sa welding ng katawan ng kotse ay ang weld slag inclusion. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang slag inclusion ay pangunahing nagmumula sa mga oxide sa ibabaw ng mga weldment at welding wire, pati na rin sa mga hindi matatag na proseso sa lokalisasyon ng mga materyales na aluminum alloy. Samakatuwid, dapat palakasin ng mga tagagawa ng materyales na aluminum alloy ang teknolohikal na inobasyon at pagbutihin ang mga proseso ng paghahagis upang mabawasan ang nilalaman ng mga dumi at hydrogen sa mga hilaw na materyales at mapahusay ang katatagan ng kalidad ng mga produkto.