Difetti cumuni in a saldatura laser in lega d'aluminiu

Difetti cumuni inSaldatura laser in lega d'aluminiu

Ch'ella sia a saldatura autogena à laser osaldatura ibrida laser-arcuhè adupratu per e leghe d'aluminiu, ci sò alcuni prublemi tecnichi cumuni, vale à dì, difetti ponu accade se i parametri di prucessu è e cundizioni di saldatura sò metallurgichiimpropriu. UI difetti in i giunti di lega d'aluminiu includenu principalmente dui tipi: porosità di saldatura è crepe calde di saldatura. Oltre à a porosità è à e crepe calde, esistenu ancu difetti cum'è u sottosquadru è a scarsa furmazione di u latu posteriore in a saldatura laser di leghe d'aluminiu. In paragone cù a porosità di saldatura, a probabilità di crepe di saldatura (visibili à ochju nudu o sottu bassa ingrandimentu) ùn hè micca alta. Tuttavia, postu chì e crepe sò più periculose, JIS Z 3105 stipula chì una volta chì una crepa hè rilevata in una saldatura, a saldatura deve esse ghjudicata cum'è Classe IV. U sottosquadru, a scarsa furmazione di u latu posteriore è altri difetti sò per u più difetti gravi causati da un cuntrollu di velocità impropriu o da parametri di prucessu incompatibili. Tali difetti appariscenu generalmente in a fase di esplorazione è debugging di u prucessu, è si verificanu raramente in operazioni di pruduzzione nurmali. Dunque, a porosità hè un tipu di difettu chì hè più dannusu in a saldatura laser di leghe d'aluminiu è in u serviziu di strutture saldate, è hè difficiule da eliminà fundamentalmente.

1. Porosità

A porosità hè u difettu di vulume u più cumunu è u più impurtante insaldatura laser di leghe d'aluminiu, cù dimensioni chì varianu da centinaie di micron à parechji millimetri. U so mecanismu di furmazione ùn hè ancu cumpletamente chjaru. A porosità ùn solu indebulisce a sezione di travagliu efficace di a saldatura, ma provoca ancu una concentrazione di stress, riducendu a resistenza dinamica è e prestazioni di fatica di u giuntu saldatu.

Quandu a lega d'aluminiu si fonde in un ambiente chì cuntene idrogenu, u so cuntenutu internu d'idrogenu pò ghjunghje à più di 0,69 ml/100 g, ma dopu chì a lega si solidifica, a so solubilità d'idrogenu in equilibriu hè à u più di 0,036 ml/100 g. Si crede generalmente chì durante u prucessu di raffreddamentu di a saldatura laser, a solubilità di l'idrogenu diminuisce bruscamente, è a precipitazione di l'idrogenu supersaturatu formerà una porosità di l'idrogenu. L'evaporazione di elementi di lega à bassu puntu di fusione è alta pressione di vapore pò ancu purtà à a porosità, chì hè chjamata porosità metallurgica. Inoltre, u disturbu di u raghju laser è l'instabilità di u bucu di serratura ponu ancu furmà porosità, ma tale porosità hà una forma irregulare è pò esse chjamata porosità indotta da u prucessu. A causa di l'alta attività chimica di e leghe d'aluminiu, un film d'ossidu si forma facilmente nantu à a superficia. Durante a saldatura, l'acqua cristallina è l'acqua cumminata decomposta da u film d'ossidu nantu à a superficia di a lega d'aluminiu, inseme cù l'umidità in l'aria è u gas protettivu, si decomponenu direttamente per pruduce idrogenu in a zona à alta temperatura sottu l'azione di u laser. Questi gasi d'idrogenu ponu precipità durante u raffreddamentu è a solidificazione di u bagnu fusu per furmà bolle o generà direttamente bolle nantu à u film d'ossidu micca cumpletamente fusu. A causa di a bassa gravità specifica di e leghe d'aluminiu, a velocità di crescita di e bolle in u bagnu fusu hè lenta. Inoltre, e leghe d'aluminiu anu una forte conducibilità termica, è a velocità di raffreddamentu è di solidificazione di u bagnu fusu hè estremamente rapida. Alcune bolle ùn ponu scappà in tempu è restanu in a saldatura, furmendu cusì porosità metallurgica. Studi anu dimustratu chì u gas principale in a porosità di e saldature in lega d'aluminiu hè l'idrogenu, dunque a porosità in e saldature in lega d'aluminiu hè qualchì volta chjamata porosità à l'idrogenu. Quandu si osserva a frattura di a porosità sottu à un microscopiu elettronicu à scansione, a porosità presenta per u più una morfologia sferica cù estremità dendritiche strettamente disposte di cristalli dendritici, è a parete interna hè liscia, pulita è priva di tracce d'ossidazione. L'esistenza di porosità ùn solu riduce a cumpattezza di a saldatura è a capacità portante di a giunzione, ma riduce ancu a resistenza è a plasticità di a giunzione à diversi gradi.

2. Crepe calde

E crepe calde (cumprese e crepe di solidificazione è e crepe di liquazione) si formanu durante u prucessu di solidificazione di u metallu fusu è sò unu di i tipi di difetti cumuni in a saldatura laser di leghe d'aluminiu. A caratteristica più evidente di a morfologia di frattura di e crepe di solidificazione hè chì a superficia di frattura hè cumposta da una grande zona di ciottoli granulari lisci ma irregolari o strutture simili à patate, è a superficia spessu conserva eutettiche intergranulari à bassu puntu di fusione o pieghe di film liquidu, è ancu tracce di frattura fragile di dendriti. A morfologia di frattura di e crepe di liquazione hè simile à quella di e crepe di solidificazione, ma hà e caratteristiche di frattura intergranulare à alta temperatura o frattura di solidificazione. In a frattura di fatica di i giunti saldati per fusione sottu carica di fatica, e fonti di crepe di fatica causate da tali crepe calde sò ancu cumuni. E cause di e crepe calde in a saldatura laser di leghe d'aluminiu sò principalmente ligate à e so caratteristiche è à i prucessi di saldatura. E leghe d'aluminiu anu un grande tassu di ritirata durante a solidificazione (finu à u 5%), risultendu in una grande tensione di saldatura è deformazione; Inoltre, e strutture eutettiche à bassu puntu di fusione si formanu longu i limiti di i grani durante a solidificazione di u metallu saldatu, ciò chì indebulisce a forza di legame di i limiti di i grani, furmendu cusì crepe calde sottu l'azione di a tensione di trazione. Inoltre, e murfulugie di crepe in a saldatura laser di leghe d'aluminiu ponu esse riassunte in e seguenti categurie: crepe in u centru di a saldatura; crepe di a linea di fusione di a saldatura; crepe intergranulari in e saldature; crepe di liquazione di a zona affettata da u calore; crepe causate da film d'ossidu; è microcrepe intergranulari.

Inoltre, una scarsa prutezzione durante a saldatura face chì u metallu saldatu reagisca cù i gasi in l'aria, è l'inclusioni furmate sò ancu putenziali fonti di crepe. U tipu è a quantità di elementi di lega anu una grande influenza nantu à a tendenza à a crepa à caldu durante a saldatura di leghe d'aluminiu. In generale, e leghe d'aluminiu di e serie Al-Si è Al-Mn anu una bona saldabilità è ùn sò micca faciuli da pruduce crepe à caldu; mentre chì e leghe d'aluminiu di e serie Al-Mg, Al-Cu è Al-Zn anu tendenze à a crepa à caldu relativamente elevate. A tendenza à a crepa à caldu pò esse ridutta aghjustendu i parametri di u prucessu di saldatura per cuntrullà e velocità di riscaldamentu è di raffreddamentu. In generale, a tendenza à a crepa à caldu di a saldatura ibrida laser-arcu hè megliu cà quella di a saldatura cù filu di riempimentu laser, è a tendenza à a crepa à caldu di a saldatura cù filu di riempimentu laser hè megliu cà quella di a saldatura autogena laser.

3. Sottosquadratura è brusgiatura

E leghe d'aluminiu anu una bassa energia di ionizazione, è u plasma fotoinduttu hè propensu à u surriscaldamentu è à l'espansione durante a saldatura, ciò chì risulta in prucessi di saldatura instabili. Inoltre, e leghe d'aluminiu liquide anu una bona fluidità è una bassa tensione superficiale. Per migliurà a penetrazione, sò spessu necessarii un flussu di gas protettivu è una putenza di uscita laser più grandi, ciò chì deteriora a stabilità di u prucessu di saldatura, pruvucendu fluttuazioni viulente di u bagnu fusu sottu pressione è purtendu facilmente à difetti cum'è u sottusquadru è a brusgiatura. A furmabilità di u retro di e piastre di lega d'aluminiu saldate à laser pò esse migliorata efficacemente installendu una piastra di rame raffreddata à acqua nantu à u retro di a saldatura.

4. Inclusione di scorie

Un altru tipu di difettu chì si verifica spessu in a saldatura di a carrozzeria di l'auto hè l'inclusione di scoria di saldatura. Studi anu dimustratu chì l'inclusione di scoria vene principalmente da ossidi nantu à a superficia di saldature è fili di saldatura, è ancu da prucessi instabili in a lucalizazione di materiali in lega d'aluminiu. Dunque, i pruduttori di materiali in lega d'aluminiu devenu rinfurzà l'innuvazione tecnologica è migliurà i prucessi di fusione per minimizà u cuntenutu di impurità è idrogenu in e materie prime è migliurà a stabilità di qualità di i prudutti.