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汽车铝滤芯的激光焊接工艺研究

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-06-22 21:17:29 * 浏览: 2
引言节能,减少消耗和减少环境污染是世界各国运输业面临的紧迫问题。为了解决这个问题,运输车辆中越来越多地使用各种轻质合金(例如铝和镁合金)。其中,铝合金具有非常好的物理和机械性能,并且重量轻。它广泛用于汽车制造业,并且过滤器是更典型的应用之一。由于铝合金的强化学活性,氧化膜容易在表面上形成,并且具有耐火性。另外,铝合金具有很强的导热性,并且在焊接过程中容易引起不熔合现象。同时,氧化膜可以吸收更多的水分,从而导致焊缝中形成气孔。另外,铝合金具有大的线性膨胀系数和强的导热性。焊接时容易产生咬边,翘曲等缺陷,焊接后的接头的机械性能降低。当采用传统的氩弧焊(TIG)和惰性气体熔化级电弧焊(MIG)方法焊接铝合金时,容易产生气孔,焊接裂纹和较大的焊接变形等问题,限制了其在工业中的应用和推广。与传统的焊接方法相比,激光焊接是一种功能广泛,适应性强,可靠性高,易于实现自动化的精密焊接方法。由于激光器的功率密度高,焊接时的热量输入少,在保证熔深的基础上,焊接热影响区小,焊接变形小,不需要真空装置进行激光焊接,因此激光焊接具有高质量,高精度和高速度的特点。同时,随着大功率,高性能激光加工设备的不断发展,铝合金激光焊接技术已广泛应用于汽车制造业。本文以车用铝合金滤清器为研究对象,分析了车用铝合金滤清器的焊接工艺要点及相关影响因素。过滤器的焊缝为圆形焊缝,接头为对接接头。要求焊缝平整美观,熔接宽度大于2mm,熔接深度大于1.5mm。样品如图1所示。图1样品1的设备,材料和方法设备:Trumpf3001激光焊接头(光学配置:聚焦透镜焦距300mm,准直透镜200mm,纤芯直径300μm),如图2所示,图2 Trumpf激光和焊接头材料:6系列铝合金,方法:激光焊接头不在固定位置移动,工件绕固定轴旋转以进行环焊,并且高纯度保护了焊接过程轴上有Ar气。 2在焊接过程中容易出现的问题1.由保护气体吹送方向引起的问题:当保护气体以与工件旋转方向相同的方向吹送时,即保护气体被吹回,因此保护气体无法在焊接过程中及时进行焊接。空气被排出,这很容易导致空气在焊接过程中混合,从而使焊缝极易氧化。焊缝表面为黑色,焊接后形成不良(见图3)。图3沿与工件2旋转方向相同的方向吹送保护气而形成的焊缝形状。使用较小内径的气管会导致保护范围过窄,并且吹气力每单位面积太大:例如,当使用一根内径为4mm的铜管保护气体时,垂直放置样品(如图4所示)时,由于液态铝合金的流动性较大,熔池中的铝合金在保护气体吹出力和自身重力等因素的影响下易于移动。重力向下流动,导致焊接后焊缝塌陷(如图5所示)。另外,小内径的吹气面积r铜管小,吹气力大,也容易导致焊接不稳定。 3.保护气体的杂质会导致焊缝的部分氧化,并且表面变黄:由于铝合金的化学性质更活泼,因此在高温下很容易被氧化。因此,在焊接铝合金过滤器时,保护气体应使用高纯度氩气(纯度为99.99%),在使用纯氩气(纯度为99.9%)保护时,由于高温焊接时会混入气体杂质,因此应采用保护气体。也将导致焊缝部分氧化,甚至导致焊接不良,如图6所示。图6保护气体不完善导致焊缝不良