アルミニウム合金のレーザー溶接

アルミニウム合金のレーザー溶接

アルミニウム合金は、低密度、高強度、優れた耐食性という利点があるため、自動車産業、新エネルギー、航空宇宙、建設産業で広く使用されています。 現在、レーザー溶接はアルミニウム合金製品の製造に広く使用されています。 従来の溶接方法と比較して、レーザー溶接は生産効率が高く、溶接品質が向上し、複雑な構造の高精度溶接と自動化を実現できます。

レーザー溶接は、高強度のレーザーを金属表面に照射し、レーザーと金属の熱結合により金属を溶かし、冷却・結晶化させて溶接を行う技術です。 レーザー溶接の熱作用メカニズムにより、熱伝導溶接と深溶け込み溶接の2種類に分けられます。 熱伝導溶接は主に精密部品のパッケージング溶接やマイクロ・ナノ溶接に使用されます。 レーザー深溶け込み溶接は、主に完全溶け込みが必要な溶接材料に使用されます。 このうち、溶接工程では材料が蒸発し、溶融池にキーホール現象が現れます。 現在最も広く使用されているレーザー溶接方法であり、アルミニウム合金の溶接にもよく使用されています。 補助材料、シンプルな溶接設備、消耗品なし、自動化が容易。 02 短所: 溶接皮膜の要求が高いため、溶接部が陥没しやすい。 溶接の開始点と終了点はキーポイントを生成しやすい。 溶接プロセスの安定性は一般的であり、溶接欠陥が発生しやすいです。 03事例：建築装飾産業- 5シリーズのアルミニウム合金ドアフレームの溶接。

低いレーザー吸収性、合金元素の低い沸点、高い熱伝導率、高い熱膨張係数、比較的広い凝固温度範囲、高い凝固収縮、低い粘度、液体中での高い水素吸収などのアルミニウム合金の固有の物理的特性によるものです。状態などが変化するため、レーザー溶接時に気孔やホットクラックなどの欠陥が発生しやすくなります。 中でも気孔は、アルミニウム合金のレーザー溶接プロセスで発生する可能性が最も高い欠陥です。 溶接金属の緻密性が損なわれ、溶接部の有効断面積が弱くなり、溶接部の機械的特性と耐食性が低下します。 したがって、効果的な対策を講じる必要があります。 ポアの発生を防止し、溶接部の内部品質を向上させる対策。

Laser fusion welding porosity suppression method 01 Suppresses welding porosity through pre-welding surface treatment. Pre-welding surface treatment is an effective method to control metallurgical porosity in aluminum alloy laser welds. Usually, the surface treatment methods include physical and mechanical cleaning and chemical cleaning. After comparison, the process of chemically treating the surface of the test plate (metal cleaning agent cleaning - water washing - alkali cleaning - water washing - acid washing - water washing - drying) is the best. Among them, 25NaH (sodium hydroxide) solution is used for alkaline cleaning to remove the surface thickness of the material, and 20% HN03 (nitric acid) + 2% (hydrogen fluoride) aqueous solution is used for pickling to neutralize the residual alkali solution. After the surface treatment of the test plate, the welding is carried out within 24 hours , When the test plate stays for a long time after treatment, wipe it with anhydrous alcohol before welding. 02 Suppressing welding porosity through welding process parameters The formation of weld porosity is not only related to the quality of the surface treatment of the weldment, but also related to the welding process parameters. The influence of welding parameters on the weld porosity is mainly reflected in the penetration of the weld, that is, the back The effect of aspect ratio on stomata. It can be seen from the test that when the back-to-width ratio of the weld is R>0.6、溶接部における連鎖気孔の集中分布を効果的に改善できます。 溶接部の気孔の残留物が除去されます。

03 シールドガスと流量の正しい選択で溶接ポアを抑制 シールドガスの選択は、溶接の品質、効率、コストに直接影響します。 レーザー溶接プロセス中にシールドガスを適切に注入すると、溶接気孔を効果的に減らすことができます。 Ar（アルゴン）とHe（ヘリウム）は溶接部の表面を保護するために使用されます。 アルミニウム合金のレーザー溶接プロセスでは、レーザーに対するArとHeのイオン化度が異なるため、溶接部の形成が異なります。 結果は、シールド ガスとして Ar を選択すると、シールド ガスとして He を選択した場合の溶接の全体気孔率よりも小さくなることがわかります。 同時に、ガス流量が少なすぎる（10L/min）と、溶接によって発生する大量のプラズマを吹き飛ばすことができず、溶融池が不安定になり、溶接の可能性が高まることにも注意する必要があります。空隙形成の様子。 ガス流量は適度（15L/min程度）でプラズマが得られます。 効果的な制御により、保護ガスは溶融池に対して優れた抗酸化効果を発揮し、気孔率は最小限に抑えられます。 過剰な空気流は過剰なガス圧力を伴うため、保護ガスの一部が溶融池に混入し、気孔率が増加します。

アルミニウム合金のレーザー溶接における気孔欠陥の抑制は、業界において常に問題となってきました。 アルミニウム合金材料自体の性能に影響され、溶接時に気孔がなくなる現象を完全に避けることはできませんが、気孔を減らすことしかできません。 溶接前後のプロセスの最適化を通じて、同業者の参考となるように、実験を通じて気孔を抑制する 3 つの方法をまとめ、提案しました。 DOTSLASER レーザーは、レーザー製品技術の研究と革新に重点を置くだけでなく、さまざまなレーザー加工技術の開発と探求にも注力しており、我が国のレーザー加工技術の向上を促進するために、より多くの業界専門家と話し合うことを楽しみにしています。