Gaasiporiste teket ja nende kontrollimise meetodeid laserkeevituse õmblustes

I. Sissejuhatus

Laserkeevitus pakub eeliseid, nagu kõrge energia tihedus, väike soojuse mõjutatud tsoon, hea keevisõmbluse moodustumine ja madal deformatsioon. Seda kasutatakse laialdaselt lehtmetallitööstuses, tarbeelektroonikas, akude tootmisel, meditsiiniseadmetes ja autotööstuses. Siiski esinevad praktilistes keevitusrakendustes materjalide, seadmete ja protsessitegurite kombineeritud mõjude tõttu tihti pooride defektid keevisõmbluste sees või nende pinnal. Need defektid mõjutavad negatiivselt keevisõmbluse tugevust, tihedust ja välimuse kvaliteeti. Seetõttu on vajalik analüüsida pooride teket põhjustavaid mehhanisme ning pakkuda ette tõhusaid kontrollmeetmeid keevituse stabiilsuse ja toote kvaliteedi parandamiseks.

II. Peamised keevituspoored põhjustavad põhjused

Keevitamisel tekivad tühjad ruumid tavaliselt seestpidi kinni jäädud gaasi, lahustunud gaasi sadestumise või materjali aurustumise tõttu. Peamised põhjused hõlmavad:

1. Materjalide pinna saastumine

Kui keevituspinnaid katavad õli, niiskus, roost, või pinnakatted, lagunevad need kõrgetel temperatuuridel ja tekivad gaasid, mis sisenevad sulamisse. Näiteks:

Õlitarbed → tekitab süsivesinikgaase

Niiskus → tekitab H₂ ja O₂

Pinnakatted → lagunevad orgaanilisteks või anorgaanilisteks gaasideks

Kui sulam külmub kiiresti tahkeks, ei jõua need gaasid aegsasti välja ja moodustuvad poorid.

2. Materjalides suur gaaside sisaldus

Mõned materjalid sisaldavad suuremat hulka vesinikku, hapnikku, lämmastikku või lisandeid, mis sulamisel võivad eralduda ja moodustada mullikesi. Näiteks:

Alumiiniumleeringud on tundlikud vesinikule

Terased on tundlikud hapnikule

Vaskleeringud on tundlikud lämmastikule

Kui sulamisvanni aeg on ebapiisav või jahutus liiga kiire, püsivad gaasid kinni ja moodustavad poor.

3. Ebapiisav või ebastabiilne laserenergia sisend

Kui energia tihedus on ebapiisav, siis sulamisvann muutub pinnaseks ja vedelikuvoogsus halveneb, mistõttu on gaasil raskem põhjustada. Energiahüpped võivad kaasa tuua ebajärjekindla sulamisvanni sulgemise, mis viib õhupõletite kinnijäämiseni.

Tavalised ilmingud hõlmavad:

Laseri võimsuse kõikumine

Fookuse kaldenurk, mis viib võimsuse tiheduse vähenemiseni

Liiga kõrge keevitamiskiirus, mis põhjustab ebatäieliku läbitungimise

4. Ebapiisav või vale kaitsegaasi katmine

Ebapiisav kaitse või vale kaitse suund võimaldab õhul sattuda sulamisvanni ja tekitada gaasireaktsioone. Liialdase gaasi voog võib tekitada turbulentsi või õhu sattumist segusse.

Levinud probleemid on:

Liialdane argooni voog, mis põhjustab vooluringi tekkimise

Gassi mitteühtivus, mis viib ebaõnnestunud kaitsega

Nozzle saastumine, mis põhjustab häiritud vooluvälju

5. Täitematerjali ja alusmaterjali mittesobivus

Täitejuhtme keevitamisel võivad halb koostis, gaaside sisaldus või puhtus tuua kaasa lisagaase või sisaliseid.

Näited on:

Märg või hügroskoopne keevitusjuhe

Halvad salvestustingimused

Piisav puhtuse puudumine

III. Peamised ohtud keevissulgudest

Sulgude defektid mõjutavad toote kvaliteeti peamiselt järgmiselt:

Vähendatud keevise tugevus ja väsimusiga

Halvenenud tihendus- ja barjäärtoime

Halvem väljanägemise kvaliteet

Vähendatud usaldusväärsus kriitilistes rakendustes

Tööstusharud, nagu akude korpused, meditsiiniseadmed ja gaasitihedad konstruktsioonid, võivad tooteid täielikult tagasi lükata poorse defektide tõttu.

IV. Keevitamise poorsedefektide kontrollmeetodid

Laserkeevitamise kvaliteedi parandamiseks tuleb optimeerida materjale, seadmeid, protsesse ja keskkonda.

1. Rakendage sobivat pinnatöötlemist

Keerdesisese puhastamine vähendab oluliselt poorse tekke ohtu. Levinud meetodid hõlmavad:

Mehaaniline puhastamine (töötlemine, harjamine)

Lahustipuhastus (alkohol, atsetoon)

Laserpuhastus (sobib massitootmiseks)

Kuivamine ja niiskuse eemaldamine (eriti alumiiniumliigased)

Peamised piirkonnad hõlmavad keevispiirkonda ja liitekohtade sisemisi kontaktalasid.

2. Materjali kvaliteedi ja ladustamistingimuste kontroll

Põhineb materjali gaasi imendumise omadustel:

Alumiiniumliitmetes tuleb materjalil kuivana hoida, et vältida niiskuse imendumist

Vaskkomponente tuleb kaitsta oksüdatsiooni eest kas gaasiga või pinnakattega

Terast tuleb hoida raske rooste ja saaste eest kaugele

Täitematerjaliga keevitamisel peab traat olema kuiv ja puhas.

3. Laserenergia parameetrite optimeerimine

Gaasi väljapääsu jaoks on oluline sobiv protsessipaaritus. Optimeerimise suunad hõlmavad:

Suurem võimsustihedus → parandab läbitungimist ja voolavust

Keerme kiiruse vähendamine → suurendab sulamispargi avatud aega

Fookuse positsiooni kohandamine → suurendab sulamispargi stabiilsust

Laseri väljundsignaali stabiilse hoidmine → vältib energiahüppeid

Sügava läbitungimise keevitamisel võib negatiivne defokuseerimine parandada läbitungimist ja voolu käitumist.

4. Kaitsegaasisüsteemide täiustamine

Kaitsegaasi optimeerimine hõlmab:

Sobivate gaaside valimine (nt argoon alumiiniumkeevituseks)

Voolukiiruste õige reguleerimine (vältida turbulentsi)

Nozzle nurga ja kauguse optimeerimine

Kaitsekatte suurendamine õhu sattumise vältimiseks

Alumiiniumi keevitamisel kasutatakse sageli kahegaasi- või korpusekaitset poorisuse vähendamiseks.

5. Ühenduse disaini ja keevituskonfiguratsiooni optimeerimine

Ühenduse disain mõjutab gaasi põgenemise käitumist:

Eelistada liitmikku üle ühenduse, kui võimalik

Tagada ventileerimisavad ühendustele, kui neid ei saa vältida

Vältida sisemisi struktuure, mis kiirel jahutusel kinni peavad gaasi

Õige konstruktsioonikujundus vähendab pingeid ja parandab gaasi põgenemise tõhusust.

V. Järeldus

Laserkeevituse poorseid on tüüpiline defekt, mis tekib materjalide, protsesside ja keskkonnamõjude kogumitulemusena. Selle tekkimise mehhanism on tihedalt seotud mitme teguriga. Materjalide puhtuse parandamise, laseri ja kaitsegaasi parameetrite optimeerimise ning sobiva liitekonstruktsiooni kasutamise kaudu saab keeviühenduse kvaliteeti ja omadusi märkimisväärselt parandada. Tootmiskeskkonnas võimaldab veebis toimiva jälgimise ja suletud ahela kvaliteedinõude süsteemi kasutuselevõtt veelgi stabiilsemat keevituskvaliteeti ja toetab laserkeevitustehnoloogia laiemat töinduslikku kasutuselevõttu.