Aluminium und Aluminiumlegierungen sind aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit in unserem täglichen Leben weit verbreitet. Das Laserschweißen von Aluminium ist eine gängige Methode, es gibt jedoch auch viele Probleme beim Laserschweißen von Aluminium.
Dieser Artikel konzentriert sich hauptsächlich auf aluminium laserschweißen Probleme und Lösungen. Ich hoffe, er ist hilfreich für Sie. Dann lesen Sie den folgenden Artikel weiter.
Häufige Probleme beim Laserschweißen von Aluminium
Porositätsprobleme:
Wasserstoffporosität: Aluminium hat eine starke Affinität zu Wasserstoff. Feuchtigkeit oder wasserstoffhaltige Verunreinigungen auf der Oberfläche oder im Schutzgas können beim Schweißen zur Bildung von Wasserstoffporen führen.
Schlüsselloch-Instabilität: Das beim Laserschweißen gebildete Schlüsselloch kann instabil sein, was zu Gaseinschlüssen und Porenbildung führt.
Rissprobleme:
Erstarrungsrisse: Aufgrund des relativ großen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Aluminium und der schnellen Erstarrung beim Laserschweißen können Erstarrungsrisse auftreten, insbesondere bei Legierungen bestimmter Zusammensetzungen.
Heißrisse: Hohe Wärmegradienten und thermische Spannungen beim Schweißen können Heißrisse in Aluminium verursachen.
Reflektivitätsprobleme:
Aluminium hat eine hohe Reflektivität für Laserlicht, insbesondere im sichtbaren und nahen Infrarotbereich. Dies verringert die Absorptionseffizienz der Laserenergie und erfordert eine höhere Laserleistung oder eine spezielle Oberflächenbehandlung, um ein ordnungsgemäßes Schweißen zu gewährleisten.
Oxidschichtprobleme:
Auf der Aluminiumoberfläche bildet sich eine stabile Oxidschicht. Diese Oxidschicht beeinträchtigt die Schweißqualität und kann eine zusätzliche Reinigung oder spezielle Schweißtechniken erfordern, um ihre negativen Auswirkungen zu beseitigen.
Wie vermeidet man Porositätsprobleme beim Laserschweißen von Aluminium?
Materialien
Reinigungsmittel:
Reinigen Sie die Oberfläche des Aluminiummaterials vor dem Schweißen gründlich von Verunreinigungen wie Öl, Staub und Oxiden. Sie können chemische Reinigung, mechanisches Schleifen oder Ultraschallreinigung verwenden. Verwenden Sie beispielsweise organische Lösungsmittel wie Aceton, um Ölflecken abzuwischen, und verwenden Sie Schleifpapier zum Polieren, um die Oxidschicht auf der Oberfläche zu entfernen.
Stellen Sie sicher, dass die Lagerumgebung des Rohmaterials trocken ist, damit das Aluminiummaterial keine Feuchtigkeit aufnimmt.
Trocknung des Materials:
Trocknen Sie das Aluminiummaterial, insbesondere in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit. Die Trocknungstemperatur und -zeit können entsprechend den Spezifikationen und dem Feuchtigkeitsgehalt des Materials bestimmt werden. Im Allgemeinen kann es mehrere Stunden lang bei einer Temperatur von 100–200 °C getrocknet werden.
Schweißverfahren
Schutzgas optimieren:
Wählen Sie ein geeignetes Schutzgas, z. B. Argon. Die Reinheit von Argon sollte so hoch wie möglich sein und im Allgemeinen über 99,99 % liegen.
Kontrollieren Sie den Durchfluss und den Druck des Schutzgases. Die Durchflussrate liegt normalerweise im Bereich von 10–30 l/min und der Druck wird entsprechend der Schweißumgebung und den Schweißanforderungen angepasst, um sicherzustellen, dass das Gas den Schweißbereich effektiv abdecken und das Eindringen von Luft verhindern kann.
Es kann ein zweischichtiger Luftstromschutz verwendet werden, d. h. zusätzlich zum normalen Schutzluftstrom wird ein Hilfsluftstrom um den Laserstrahl herum hinzugefügt, um die Schutzwirkung weiter zu verbessern.
Schweißparameter kontrollieren:
Parameter wie Laserleistung, Schweißgeschwindigkeit und Fokusposition anpassen. Eine angemessene Erhöhung der Laserleistung kann das Schmelzbad stabiler machen, eine zu hohe Leistung kann jedoch zu übermäßiger Durchdringung und vermehrten Poren führen. Eine zu hohe Schweißgeschwindigkeit macht das Schmelzbad instabil und anfällig für Poren. Normalerweise liegt die Schweißgeschwindigkeit zwischen 1 und 5 m/min. Die Fokusposition sollte entsprechend der Materialdicke und den Schweißanforderungen genau angepasst werden.
Optimieren Sie beim gepulsten Laserschweißen die Pulsfrequenz und Pulsbreite. Beispielsweise können für dünnere Aluminiumplatten eine höhere Pulsfrequenz und eine geringere Pulsbreite gewählt werden, um die Wärmezufuhr und die Bildung von Poren zu verringern.
Schweißumgebung
Kontrollieren Sie die Luftfeuchtigkeit:
Versuchen Sie, Schweißarbeiten in einer trockenen Umgebung durchzuführen. Die Luftfeuchtigkeit kann durch den Einsatz von Entfeuchtungsgeräten auf unter 50 % gehalten werden.
So wählen Sie das richtige Schutzgas für das Laserschweißen von Aluminium
Gasarten
Argon:
Argon ist das am häufigsten verwendete Schutzgas zum Laserschweißen von Aluminium. Es hat stabile chemische Eigenschaften und reagiert bei hohen Temperaturen nicht leicht chemisch mit Aluminium.
Es kann den Schweißbereich wirksam schützen, verhindern, dass Aluminium mit Sauerstoff, Stickstoff usw. in der Luft reagiert, und die Entstehung von Defekten wie Poren und Schlackeneinschlüssen verringern.
Helium:
Die Wärmeleitfähigkeit von Helium ist höher als die von Argon und es kann die Wärme schneller aus dem Schweißbereich abführen, wodurch die Schweißnaht schneller abkühlt.
Es eignet sich für Hochgeschwindigkeitsschweißen und Gelegenheiten mit geringem Bedarf an Schweißwärmezufuhr, aber die Kosten für Helium sind relativ hoch.
Argon-Helium-Mischgas:
Das Mischen eines bestimmten Anteils von Argon und Helium kann die Vorteile beider kombinieren. Beispielsweise kann das Hinzufügen einer bestimmten Menge Helium zu Argon (z. B. 75 % Argon + 25 % Helium) nicht nur eine gute Schutzwirkung gewährleisten, sondern auch die Schweißgeschwindigkeit und Schweißqualität in gewissem Maße verbessern.
Gasreinheit
- Die Reinheit des Schutzgases muss im Allgemeinen über 99,99 % liegen. Hochreines Gas kann die Auswirkungen von Verunreinigungsgasen (wie Sauerstoff, Stickstoff, Feuchtigkeit usw.) auf die Schweißqualität verringern.
- Ein übermäßiger Gehalt an Verunreinigungsgasen führt zu vermehrten Defekten wie Schweißoxidation und Poren.
Gasdurchflussrate
- Die Gasdurchflussrate wird anhand der Schweißprozessparameter (wie Laserleistung, Schweißgeschwindigkeit, Schweißnahtform usw.) und der Größe der Schweißnaht bestimmt.
- Normalerweise liegt die Gasdurchflussrate im Bereich von 10–30 l/min. Bei dickeren Aluminiumplatten oder Hochgeschwindigkeitsschweißen muss die Gasdurchflussrate möglicherweise entsprechend erhöht werden.
- Eine zu geringe Durchflussrate kann zu unzureichendem Schutz führen, während eine zu große Durchflussrate Gasturbulenzen verursachen und die Schutzwirkung beeinträchtigen kann.
Fazit
Beim Laserschweißen treten aufgrund der besonderen Eigenschaften von Aluminium einige weitere Probleme auf. Vor dem Schweißen von Aluminium und Aluminiumlegierungen muss geprüft werden, ob die Schweißqualität stabil ist und wie die Schweißnaht aussieht. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Lasertechnologie und der Aluminiumherstellungstechnologie wurde der Prozess des Laserschweißens von Aluminium erheblich verbessert und eine solide Grundlage für die Herstellung von Leichtmetall-Strukturteilen geschaffen.
Aluminium-Laser-Schweissen-Probleme
So erkennen Sie die Reinheit des Gases beim Laserschweißen von Aluminium
Verwenden Sie einen Gasanalysator, um die Verunreinigungskomponenten im Gas mithilfe professioneller Gasanalysegeräte zu erkennen und festzustellen, ob die Reinheit den Anforderungen entspricht.
Wie ist das Verhältnis von Argon- und Helium-Mischgas beim Schweißen von Aluminium?
70 % Helium + 30 % Argon oder 75 % Helium + 25 % Argon werden üblicherweise für Hochgeschwindigkeitsschweißen verwendet; 50 % Helium + 50 % Argon oder 30 % Helium + 70 % Argon werden für allgemeine Schweißarbeiten verwendet.
Welchen Einfluss hat die Durchflussmenge des Schutzgases auf die Schweißqualität beim Schweißen?
- Zu geringe Durchflussrate: führt zu unzureichendem Schutz des Schweißbereichs, Oxidation des Schweißmetalls, Bildung von Poren und Beeinträchtigung der Schweißqualität.
- Zu große Durchflussrate: verursacht Gasturbulenzen, kann Luft einbeziehen und so die Schutzwirkung zerstören und wird auch das Schmelzbad beeinträchtigen, wodurch die Schweißnahtbildung verschlechtert wird.
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