Az alumíniumötvözetből készült lézerhegesztés hosszú ideje nehéz és forró terület volt a tudományos kutatóintézetek és vállalkozások számára a műszaki kutatások és alkalmazások folytatására. A könnyűszerkezetek iránti piaci kereslet folyamatos növekedésével és a nagy teljesítményű lézerek és lézerfej termékek fokozatos fejlődésével a lézerhegesztő rendszerek költsége csökkenő tendenciát mutat.

Ebben az összefüggésben az alumíniumötvözetből készült lézerhegesztési alkalmazások terjedését korlátozó kulcsfontosságú szűk keresztmetszet a költségráfordítás helyett a hegesztési technológia felé tolódik el.

Az új vagy nehezen hegeszthető alumíniumötvözet anyagokban és a lézeres hegesztési technológiában elért áttörés a vastag lemezek összetett szerkezetével rendelkező speciális alkalmazásokban az alumíniumötvözet lézerhegesztésének új technológiája lesz.

1 Alumíniumötvözet lézeres hegesztési jellemzők
A nagy teljesítményű és nagy teljesítményű lézeres hegesztőgépek folyamatos megjelenésével az alumíniumötvözet lézeres hegesztési technológia gyorsan fejlődött, és a legígéretesebb alumíniumötvözet-hegesztési módszerré vált. Ennek a módszernek a hegesztési hőciklus, a kémiai kohászat, a gyártási hatékonyság és a hegesztési varrat alakja tekintetében külön jellemzők vannak.
Az alumíniumötvözetből készült lézerhegesztésnek a következő négy előnye van:
1) A hegesztési fajlagos energia kicsi. A hegesztési fajlagos energia az egység felületének hegesztéséhez szükséges energiát jelenti. A lézeres hegesztés és az argon ívhegesztés hegesztési fajlagos energiáját összehasonlítva megállapítható, hogy az alumíniumötvözet lézerhegesztés fajlagos energiája kicsi, a hőhatászóna kicsi.
2) A hegesztési deformáció kicsi. A fókuszált lézersugár foltátmérője nagyon kicsi, így a lézersugárnak kicsi a hatásterülete az anyagon, a hőhatás zóna viszonylag kicsi, és a deformáció viszonylag kicsi.
3) A termelés hatékonysága magas. A lézerpont átmérője kicsi, a teljesítménysűrűség nagy, ami nagy hegesztési sebességet, jó hegesztési minőséget és magas gyártási hatékonyságot tesz lehetővé.
4) A gabona rendben van. A lézeres hegesztési folyamatban a varrat csúcshőmérséklete magas, a magas hőmérsékleten való tartózkodási idő rövid, a hűtési sebesség gyors, az alulhűtés mértéke nagy, és a hegesztési szerkezet rendben van.

Az alumíniumötvözetek fizikai tulajdonságaiból, kémiai összetételéből és szerkezeti jellemzőiből adódóan ezzel a módszerrel is vannak problémák, főként az alábbi öt vonatkozásban.
1) A fényvisszaverő képesség magas. Ha a sugár beeső felületének kezdeti hőmérséklete alacsony, az alumíniumötvözetből készült lézerhegesztés visszaverő képessége nagyon magas. A hőmérséklet emelkedésével az alumíniumötvözet felülete megolvad és elpárolog, abszorpciós sebessége pedig gyorsan növekszik.
2) Könnyen kialakítható pórusok. A lézeres hegesztési varrat mély és keskeny, az alumíniumötvözet hűtési sebessége gyors, és a pórusoknak nincs idejük túlcsordulni.
3) A hegesztési összeszerelési követelmények magasak. A lézer fókuszálása után a folt átmérője nagyon kicsi. Lengés funkció nélküli lézeres hegesztőgépeknél a sugár könnyen eltolódik a hegesztési varraton, ami könnyen gyenge varratképződéshez vezethet.
4) Az ötvözőelem kiég. Az alumíniumötvözetek olyan elemei, mint a Mn, Mg és Zn, erősen képesek elnyelni a lézerfényt, ami párolgást és égést okoz, ami csökkenti a hegesztési teljesítményt.
5) Hegesztési fröcskölés. Az alumíniumötvözet visszaverő hatása a lézerre nyilvánvaló. A hatékony behatolás érdekében általában nagyobb teljesítményű paramétereket választanak a hegesztéshez. A nagy energiasűrűség és a magas csúcshőmérséklet megkönnyíti a fröcskölés kialakulását, amikor nagy mennyiségű gőz halad át egy szűk helyen rövid időn belül, különösen nagy teljesítményű impulzusos lézerhegesztésnél.

2 Alumíniumötvözet lézeres hegesztési technológia fejlesztése
2.1 Olajvezeték
1) Az alumíniumötvözet olajvezeték hatékonyan növelheti a csővezeték átmérőjét és a csőfal vastagságát, így a csővezeték több olajat szállíthat a névleges idő alatt. A kőolaj csővezetékes szállítása nagyon veszélyes és hajlamos a szivárgásra. Ha egyszer szivárgás történik, az felmérhetetlen vagyoni veszteséget, áldozatokat, környezetszennyezést, vízszennyezést és más súlyos veszélyeket okozhat.
2) Alumíniumötvözet csövek hegesztésekor kulcsfontosságú a hegesztési minőség javítása és a hegesztési hibák elkerülése.
3) Az alumíniumötvözet csövek lézeres hegesztése nagyon nagy előnyökkel járhat, és ugyanakkor hatékonyan szabályozhatja a hegesztés minőségét. A hegesztés során biztosítani tudja, hogy a varrat egyszer kialakuljon, és a hegesztési minőség viszonylag magas legyen, amivel elkerülhető a hegesztési varrat hibáiból eredő olajszivárgás veszélye.

2.2 Alumíniumötvözet akkumulátorház lézeres hegesztése új energiájú járművekhez
Az új energetikai járműiparban az akkumulátorcsomagok tömegének növekedése miatt nagyobb az igény a könnyűszerkezetes szerkezetekre. Ezért a szénszál-erősítésű, magasabb költségű kompozit anyagokkal és a nagyobb sűrűségű, nagy szilárdságú acélokkal szemben az alumínium és az alumíniumötvözetek kétségtelenül fontosak.
Ez lett a választott anyag a különféle akkumulátorhéj-szerkezetekhez, az akkumulátorhéjaktól és fülektől, moduloktól és csatlakozóktól az akkumulátortálcákig, alumíniumötvözet lemezekig, profilokig és az öntött alumíniumötvözetekig széles körben használják.
A négyzet alakú héjcellák a legnépszerűbb termékek alumíniumötvözetből készült lézerhegesztési alkalmazásokhoz, beleértve a héjtömítéseket, robbanásbiztos szelepeket, oszlopokat, folyadékbefecskendező lyukakat és lágy csatlakozásokat stb. A felhasznált anyagok közé tartozik a tiszta alumínium és a 3-as sorozatú alumíniumötvözetek, jó tulajdonságokkal hegeszthetőség, különösen Az oszcilláló lézeres hegesztési eljárás során szinte hibamentes, a tömítési feltételeknek megfelelő hegesztett kötések jönnek létre.
A fenti folyamat hagyományos szálas lézert és pásztázó galvanométeres hegesztőfejet alkalmaz, amely kiváló minőségű és nagy hatékonyságú lézeres hegesztést tesz lehetővé. Jelenleg egy komplett, testre szabott lézerhegesztő gyártósor berendezést alakítottak ki a piacon. Az új energetikai járművek akkumulátormoduljai és akkumulátortálcái nagymértékben egyediek, és főként 6-os sorozatú, nagy szilárdságú alumíniumötvözeteket használnak, egyesek pedig 5-ös sorozatú alumíniumötvözeteket.

Jelenleg elsősorban a MIG hegesztési eljárást és a súrlódó keverős hegesztési technológiát használják. A termék eltérő igénye és tervezési jellemzői szerint nagyjából két típus létezik.
Az első típus a nem teherhordó modul akkumulátorház, amelyet ≤ 1,5 mm vastagságú alumíniumötvözet lemezek jellemeznek, és nincs tömítési követelmény a teljes szerkezetre vonatkozóan. És hegeszthető átlapoló hegesztés, tompakötés, átlapoló hegesztés stb. formájában.
Egyetlen lézer vagy lengőlézer használata kielégíti az olvadási mélység és az olvadási szélesség igényeit. Az ilyen típusú termékekkel szemben támasztott követelmények viszonylag egyszerűek, így az eljárás nem nehéz, és a gyártás során alkalmazzák.
A műszaki megoldásokat elsősorban lézerfejgyártók és lézerrendszer-integrátorok biztosítják. Az egyszeri lézeres hegesztés alkalmazása miatt azonban a termékek összeszerelési hézagaival szemben támasztott követelmények viszonylag magasak, így a hegesztési minőség állandóságát nagyban befolyásolja a beérkező anyagok méretpontossága és a befogási folyamat.

A második típus az, hogy a terméknek tömítési követelményei vannak, és bizonyos követelményeknek egy bizonyos ideig ki kell bírniuk a nyomástartási feltételeket. A lemez vastagsága általában 3-5 mm, és az alumíniumötvözet profilokkal történő összeszerelés tompa illesztéseket, sarokkötéseket, átlapolt illesztéseket stb.
A termék akkumulátortálcához képest kisebb mérete és a viszonylag alacsony üzemi feltételek miatt a gyártó és a felhasználó is a hegesztési folyamatot MIG hegesztésről lézeres hegesztésre kívánja fejleszteni. Jelenleg a lézeres hegesztési folyamatok feltárása és tesztelése stádiumban van, amelyet elsősorban tudományos kutatóintézetek, lézerszállítók és alkatrészgyártók végeznek.

2.3 Alumíniumötvözet lézerhegesztési technológia alkalmazása hajóépítésben
Az alumíniumötvözet anyagának alacsony sűrűsége és könnyebb súlya miatt a hajó tömegközéppontja lejjebb kerül, miközben csökken a hajó tömege, ami elősegíti a hajó biztonságának és stabilitásának javítását. Ezért széles körben használják egyes hajókon, például jachtokon, tengerjáró hajókon, tengeralattjárókon, halászhajókon stb. A lézeres hegesztés alkalmazása a hajóépítő iparban is viszonylag gyakori. A hajótest nagy mérete miatt a hegesztés nagy szerepet játszott a hajóépítő iparban. A lézeres hegesztés alkalmazása elősegíti a nagy szilárdságú hegesztések előállítását, ezáltal csökkenti a felhasznált alumíniumötvözet vastagságát. A könnyű súly és a nagy szilárdság céljának elérése érdekében. Az Egyesült Államok számításai szerint egy lézerhegesztési technológiával épített repülőgép-hordozó 200 tonna súlyt takaríthat meg. Valójában, amikor ezeket a nagy tengerjáró hajókat ma Európában építi, a lézeres hegesztés felhasználási aránya meghaladta a 20%-t, a jövőbeni felhasználási arány pedig 50%.

2.4 Repülőgép alumíniumötvözet panelszerkezetének lézeres hegesztése

A repülési repülőgépek könnyű súlya fontos szerepet játszik az üzemanyag-fogyasztás csökkentésében, az utazótávolság növelésében és a repülőgépek élettartamának meghosszabbításában. A titánötvözetekkel és a szénszálas kompozit anyagokkal összehasonlítva az alumíniumötvözetek költsége viszonylag alacsony. Ezért a repülőgéptörzsek gyártásában az alumíniumötvözetek teszik ki nagy részét, főként a 7-es, 6-os és 2-es sorozatú alumíniumötvözetek. A törzspanel héja és a húrok közötti kapcsolat alkalmazásánál a hagyományos módszer szegecselési technológiát alkalmaz, a héj és a húrok pedig átlapolt illesztési szerkezetet vesznek fel. A szegecs és a húr átlapoló éle által generált többletsúly, valamint az alacsony gyártási hatékonyság miatt a húr és a héj T-alakú szerkezetre változik, bal és jobb oldalon lézerhuzalhegesztés történik. egyidejűleg az átlapoló él cseréje A szegecsekkel nyilvánvaló hatása van a törzs súlyának csökkentésére, a csatlakozási hatékonyság javítására és a gyártási költségek csökkentésére. Például az Airbus A380 modell nyolc panelje kétoldalas lézeres szimultán hegesztési technológiával készül, ami 10%-val csökkenti a törzs súlyát.

Összefoglalva, bár az alumíniumötvözet hegesztésének problémái a bonyolult folyamat és a nehéz feldolgozás, az iparosodás folyamatában az alumíniumötvözet iránti növekvő kereslet és az életben betöltött szerepe egyre fontosabbá válik.
A lézeres hegesztési technológia gyors fejlődésével gyorsan fejlődik az új hegesztési technológia alkalmazása az űrhegesztési gyártásban. A 21. század hegesztési technológiájának alapvető követelménye lesz a hegesztési automatizálás, valamint a magas minőség és a nagy megbízhatóság garantálása.
Ezért az alumíniumötvözetek hegesztési folyamatának javítása és optimalizálása során teljes mértékben figyelembe kell venni a költségeket, a módszer fejlettségi fokát és a hegesztési hatékonyságot, a pórusok és repedések előfordulásának lehető legnagyobb mértékű visszaszorítása érdekében, ellenőrzés a kötések hibáit, és jó minőségű, jó hegesztést képeznek.