Алюминий қорытпасынан жасалған лазерлік дәнекерлеудегі жиі кездесетін ақаулар

Жиі кездесетін ақауларАлюминий қорытпасынан жасалған лазерлік дәнекерлеу

Лазерлік аутогенді дәнекерлеу ме, әлделазерлік доғалы гибридті дәнекерлеуАлюминий қорытпалары үшін қолданылатын кейбір жалпы техникалық мәселелер бар, яғни, егер процесс параметрлері мен дәнекерлеу шарттары металлургиялық болса, ақаулар пайда болуы мүмкін.дұрыс емес. TheАлюминий қорытпасынан жасалған қосылыстардағы ақаулар негізінен екі түрге бөлінеді: дәнекерлеу кеуектілігі және дәнекерлеу ыстық жарықтары. Кеуектілік пен ыстық жарықтардан басқа, алюминий қорытпаларын лазерлік дәнекерлеуде астыңғы кесу және артқы жағының нашар қалыптасуы сияқты ақаулар да бар. Дәнекерлеу кеуектілігімен салыстырғанда, дәнекерлеу жарықтарының ықтималдығы (жалаңаш көзге көрінетін немесе төмен үлкейту кезінде) жоғары емес. Дегенмен, жарықтар қауіптірек болғандықтан, JIS Z 3105 дәнекерлеуде жарық анықталғаннан кейін дәнекерлеу IV класқа жатқызылатынын белгілейді. Астыңғы кесу, артқы жағының нашар қалыптасуы және басқа да ақаулар көбінесе жылдамдықты дұрыс басқармау немесе технологиялық параметрлердің сәйкес келмеуінен туындаған күрделі ақаулар болып табылады. Мұндай ақаулар әдетте процесті зерттеу және жөндеу кезеңінде пайда болады және қалыпты нақты өндірістік операцияларда сирек кездеседі. Сондықтан, кеуектілік - алюминий қорытпаларын лазерлік дәнекерлеуде және дәнекерленген құрылымдарға қызмет көрсетуде зиянды ақау түрі және оны түбегейлі жою қиын.

1. Кеуектілік

Кеуектілік - ең көп таралған және негізгі көлемдік ақауАлюминий қорытпаларын лазерлік дәнекерлеу, өлшемдері жүздеген микроннан бірнеше миллиметрге дейін. Оның пайда болу механизмі әлі толық анықталмаған. Кеуектілік дәнекерлеудің тиімді жұмыс бөлігін әлсіретіп қана қоймай, сонымен қатар кернеу концентрациясын тудырады, дәнекерленген қосылыстың динамикалық беріктігі мен шаршау өнімділігін төмендетеді.

Алюминий қорытпасы сутегі бар ортада балқыған кезде, оның ішкі сутегі мөлшері 0,69 мл/100 г-нан асуы мүмкін, бірақ қорытпа қатқаннан кейін оның тепе-теңдіктегі сутегі ерігіштігі ең көбі 0,036 мл/100 г құрайды. Лазерлік дәнекерлеудің салқындату процесінде сутегінің ерігіштігі күрт төмендейді және аса қанықпаған сутегінің тұнбаға түсуі сутегі кеуектілігін түзеді деп жалпы қабылданған. Төмен балқу температурасы мен жоғары бу қысымы бар қорытпа элементтерінің булануы металлургиялық кеуектілік деп аталатын кеуектілікке әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, лазер сәулесінің бұзылуы және кілт тесігінің тұрақсыздығы да кеуектілікті түзуі мүмкін, бірақ мұндай кеуектілік дұрыс емес пішінге ие және оны процесс тудыратын кеуектілік деп атауға болады. Алюминий қорытпаларының жоғары химиялық белсенділігіне байланысты бетінде оксид пленкасы оңай түзіледі. Дәнекерлеу кезінде алюминий қорытпасы бетіндегі оксид пленкасынан ыдыраған кристалды су және аралас су, ауадағы ылғалмен және қорғаныш газымен бірге, лазердің әсерінен жоғары температуралы аймақта сутегін түзу үшін тікелей ыдырайды. Бұл сутегі газдары балқытылған бассейннің салқындауы және қатаюы кезінде тұнбаға түсіп, көпіршіктер түзуі немесе толық ерімеген оксид қабықшасында көпіршіктер түзуі мүмкін. Алюминий қорытпаларының меншікті салмағы төмен болғандықтан, балқытылған бассейндегі көпіршіктердің көтерілу жылдамдығы баяу. Сонымен қатар, алюминий қорытпалары жоғары жылу өткізгіштікке ие, ал балқытылған бассейннің салқындату және қатаю жылдамдығы өте жылдам. Кейбір көпіршіктер уақыт өте келе шыға алмайды және дәнекерлеуде қалады, осылайша металлургиялық кеуектілікті қалыптастырады. Зерттеулер алюминий қорытпасынан жасалған дәнекерлеулердің кеуектілігіндегі негізгі газ сутегі екенін көрсетті, сондықтан алюминий қорытпасынан жасалған дәнекерлеулердегі кеуектілік кейде сутегі кеуектілігі деп аталады. Сканерлейтін электронды микроскоп астында кеуектіліктің сынуын бақылаған кезде, кеуектілік негізінен дендритті кристалдардың тығыз орналасқан дендрит ұштары бар сфералық морфологияны көрсетеді, ал ішкі қабырғасы тегіс, таза және тотығу іздері жоқ. Кеуектіліктің болуы дәнекерлеудің тығыздығын және қосылыстың көтергіштігін төмендетіп қана қоймай, сонымен қатар қосылыстың беріктігін және пластикасын әртүрлі дәрежеде төмендетеді.

2. Ыстық жарықтар

Ыстық жарықтар (қатайту жарықтары мен ликвация жарықтарын қоса алғанда) балқытылған бассейн металының қатаю процесінде пайда болады және алюминий қорытпаларын лазерлік дәнекерлеудегі жиі кездесетін ақау түрлерінің бірі болып табылады. Қатайту жарықтарының сыну морфологиясының ең айқын ерекшелігі - сыну беті тегіс, бірақ біркелкі емес түйіршікті тас немесе картоп тәрізді құрылымдардың үлкен аймағынан тұрады және бетінде көбінесе түйіршікаралық төмен балқу температурасы бар эвтектикалар немесе сұйық қабықша қатпарлары, сондай-ақ дендриттердің сынғыш сынуының іздері сақталады. Сликвация жарықтарының сыну морфологиясы қатаю жарықтарына ұқсас, бірақ ол жоғары температуралы түйіршікаралық сыну немесе қатаю сынуының сипаттамаларына ие. Шаршау жүктемесі кезінде балқытумен дәнекерленген қосылыстардың шаршау сынуында мұндай ыстық жарықтардан туындаған шаршау жарық көздері де жиі кездеседі. Алюминий қорытпаларын лазерлік дәнекерлеудегі ыстық жарықтардың себептері негізінен олардың өзіндік сипаттамалары мен дәнекерлеу процестерімен байланысты. Алюминий қорытпалары қатаю кезінде үлкен жиырылу жылдамдығына ие (5%-ға дейін), бұл үлкен дәнекерлеу кернеуі мен деформациясына әкеледі; Сонымен қатар, дәнекерлеу металының қатаюы кезінде түйіршік шекаралары бойымен балқу температурасы төмен эвтектикалық құрылымдар пайда болады, бұл түйіршік шекараларының байланыс күшін әлсіретеді, осылайша созылу кернеуінің әсерінен ыстық жарықтар пайда болады. Сонымен қатар, алюминий қорытпаларын лазерлік дәнекерлеу кезіндегі жарықтар морфологиясын келесі санаттарға қорытындылауға болады: дәнекерлеу орталығының жарықтары; дәнекерлеу балқу сызығының жарықтары; дәнекерлеу жіктеріндегі түйіршік аралық жарықтар; жылу әсер ететін аймақтың сұйылтылу жарықтары; оксид қабықшаларынан туындаған жарықтар; және түйіршік аралық микрожарықтар.

Сонымен қатар, дәнекерлеу кезіндегі нашар қорғаныс дәнекерлеу металының ауадағы газдармен әрекеттесуіне әкеледі, ал пайда болған қосындылар да жарықшақтардың ықтимал көздері болып табылады. Қорытпа элементтерінің түрі мен мөлшері алюминий қорытпасын дәнекерлеу кезінде ыстық жарықшақтану үрдісіне үлкен әсер етеді. Жалпы, Al-Si және Al-Mn сериялы алюминий қорытпалары жақсы дәнекерленеді және ыстық жарықшақтарды тудыру оңай емес; ал Al-Mg, Al-Cu және Al-Zn сериялы алюминий қорытпалары салыстырмалы түрде жоғары ыстық жарықшақтану үрдісіне ие. Ыстық жарықшақтану үрдісін қыздыру және салқындату жылдамдығын басқару үшін дәнекерлеу процесінің параметрлерін реттеу арқылы азайтуға болады. Жалпы алғанда, лазерлік-доғалы гибридті дәнекерлеудің ыстық жарықшақтану үрдісі лазерлік толтырғыш сыммен дәнекерлеуге қарағанда жақсырақ, ал лазерлік толтырғыш сыммен дәнекерлеудің ыстық жарықшақтану үрдісі лазерлік автогенді дәнекерлеуге қарағанда жақсырақ.

3. Шаштың астыңғы жағын кесу және күйдіру

Алюминий қорытпаларының иондану энергиясы төмен, ал фотоиндукцияланған плазма дәнекерлеу кезінде қызып кетуге және кеңеюге бейім, бұл тұрақсыз дәнекерлеу процестеріне әкеледі. Сонымен қатар, сұйық алюминий қорытпалары жақсы сұйықтыққа және төмен беттік керілуге ​​ие. Енуді жақсарту үшін көбінесе қорғаныс газ ағынының жылдамдығы мен лазер шығыс қуаты қажет, бұл дәнекерлеу процесінің тұрақтылығын нашарлатады, балқытылған бассейннің қысым кезінде қатты ауытқуына әкеледі және оңай кесілу және күйіп кету сияқты ақауларға әкеледі. Лазермен дәнекерленген алюминий қорытпасының пластиналарының артқы жағындағы пішінділікті дәнекерлеудің артқы жағына сумен салқындатылған мыс пластинасын орнату арқылы тиімді түрде жақсартуға болады.

4. Қожды қосу

Автокөлік корпусын дәнекерлеу кезінде жиі кездесетін тағы бір ақау түрі - дәнекерлеу қожының қосылуы. Зерттеулер қождың қосылуы негізінен дәнекерлеу материалдары мен дәнекерлеу сымдарының бетіндегі оксидтерден, сондай-ақ алюминий қорытпасынан жасалған материалдарды локализациялаудағы тұрақсыз процестерден болатынын көрсетті. Сондықтан алюминий қорытпасынан жасалған материалдарды өндірушілер шикізаттағы қоспалар мен сутегінің мөлшерін азайту және өнімдердің сапа тұрақтылығын арттыру үшін технологиялық инновацияларды күшейтіп, құю процестерін жақсартуы керек.