Resumo: O uso de ligas de alumínio para substituir o aço em carros tradicionais é uma das formas importantes de se conseguir carros leves.Porém, devido às características de boa condutividade térmica e grande coeficiente de expansão linear da liga de alumínio, existem alguns problemas na soldagem.

O uso de ligas de alumínio para substituir o aço em carros tradicionais é uma das formas importantes de se conseguir carros leves.Porém, devido às características de boa condutividade térmica e grande coeficiente de expansão linear da liga de alumínio, existem alguns problemas na soldagem:

1) As juntas soldadas da liga de alumínio são severamente amolecidas e o coeficiente de resistência é baixo;

2) A liga de alumínio é facilmente oxidada para formar um filme de óxido refratário (Al2O3, ponto de fusão é 2060°C), o que requer um processo de soldagem de alta densidade de potência;

3) poros fáceis de produzir;

4) O coeficiente de expansão linear é grande e a deformação e rachaduras de soldagem são fáceis de ocorrer;

5) A condutividade térmica e a capacidade térmica específica são grandes, e a entrada de calor é 2 a 4 vezes maior que a do aço soldado.

Portanto, para obter juntas soldadas de liga de alumínio de alto desempenho, são necessários métodos de soldagem com alta densidade de energia, baixo aporte de calor de soldagem e alta velocidade de soldagem, entre os quais a soldagem a laser é uma das tecnologias de soldagem de liga de alumínio mais promissoras.

1. Tecnologia de soldagem a laser de liga de alumínio

1.1 Soldagem autofluxante a laser em liga de alumínio

Soldagem autofluxante a laser refere-se a um método de soldagem no qual um feixe de laser de alta densidade de energia é usado como fonte de calor para impactar a superfície do metal base para derreter o próprio metal base para formar uma junta soldada.Para soldagem a laser de liga de alumínio, a superfície da liga de alumínio tem alta refletividade para o laser e uma grande potência do laser é necessária para soldagem;o diâmetro do ponto do laser é pequeno, a precisão das ferramentas de soldagem é alta e o valor de tolerância da folga da peça é baixo, geralmente exigindo peças O valor da folga está abaixo de 0,2 mm;a velocidade de aquecimento e resfriamento é rápida durante o processo de soldagem, há muitos defeitos de porosidade de soldagem, a densidade de energia do laser é concentrada e o efeito buraco de fechadura pode facilmente levar ao fenômeno de afundamento e corte da solda.Portanto, os parâmetros do processo de soldagem possuem requisitos mais elevados.

A soldagem autofluxante a laser tem as vantagens de boa qualidade de soldagem, rápida velocidade de soldagem e fácil automação na soldagem de ligas de alumínio e é amplamente utilizada na indústria automotiva.Na indústria de veículos elétricos, a soldagem autofluxante a laser em liga de alumínio é usada principalmente para vedar a caixa da bateria.Na carroceria de alumínio de uma nova empresa automobilística de energia na China, a soldagem do conjunto da porta e das peças estruturais da parede lateral também utiliza soldagem autofluxante a laser de liga de alumínio.

1.2 Soldagem de enchimento a laser de liga de alumínio

Na soldagem com enchimento de fio a laser, o laser ainda é usado como principal fonte de calor para derreter o metal a ser soldado, mas o dispositivo automático de alimentação de fio é usado para alimentar continuamente o metal de adição na poça fundida para realizar o processo de conexão metalúrgica.Em comparação com a soldagem autofluxante a laser, a soldagem com enchimento de fio a laser relaxa os requisitos para a precisão da folga do processo de soldagem.Ao preencher o fio de soldagem com diferentes componentes, as propriedades metalúrgicas da solda podem ser melhoradas, a soldagem de trincas e poros térmicos pode ser evitada e a estabilidade do processo de soldagem pode ser melhorada.e propriedades mecânicas das juntas.

A soldagem com fio de enchimento a laser de liga de alumínio tem as características de boa qualidade de aparência e precisão de lacuna de processo mais solta do que a soldagem autofluxante a laser.Geralmente é usado na superfície externa da carroceria do carro, como entre a tampa superior e a parede lateral, e entre os painéis superior e inferior do painel externo da tampa do porta-malas.Existem também alguns modelos que utilizam soldagem com fio de enchimento a laser para soldar portas de liga de alumínio, a fim de obter maior qualidade de soldagem.

1.3 Soldagem híbrida arco-laser de liga de alumínio

A soldagem híbrida laser-arco combina fontes de calor de laser e arco com propriedades físicas e mecanismos de transmissão de energia completamente diferentes e atua na peça a ser soldada.Não só exerce plenamente as respectivas vantagens das duas fontes de calor, mas também se complementa.falta de.Na soldagem híbrida arco-laser de liga de alumínio, o arco pode guiar a fonte de calor do laser, melhorar a capacidade da liga de alumínio de absorver o laser e a taxa de utilização de energia durante o processo de soldagem, e a conformabilidade da superfície da solda é melhor do que a do laser auto- soldagem por fluxo.

Além disso, a introdução do arco pode reduzir significativamente a precisão de fixação da peça de soldagem.Ao mesmo tempo, o arco tem um efeito de diluição no plasma da soldagem a laser, o que pode reduzir o efeito de proteção do plasma no laser.O laser desempenha um papel importante na estabilidade do arco, para que o arco possa atuar de forma estável na junta durante a soldagem em alta velocidade, o que pode melhorar a qualidade da soldagem da junta e aumentar a velocidade de soldagem.

2. Aplicação de soldagem a laser de liga de alumínio na indústria automotiva

A aplicação da soldagem a laser na indústria automotiva apresenta muitas vantagens:

1) A velocidade de soldagem é rápida, o ciclo de produção pode ser melhorado e a velocidade de soldagem pode chegar a 6m/min, o que apresenta vantagens incomparáveis ​​sobre outros métodos de conexão (como soldagem por pontos, soldagem a arco, rebitagem) do corpo em branco;

2) Pequenas restrições na estrutura do corpo, aplicáveis ​​a diferentes estruturas de soldagem (juntas sobrepostas, juntas de filete, juntas em T, juntas de topo) e soldagem unilateral, a soldagem pode ser realizada onde a viga pode alcançar, e o projeto é mais flexível;

3) Os requisitos de borda de soldagem a laser são baixos, a borda de soldagem pode ser soldada em 6-8 mm, que é metade do requisito de borda de soldagem (16 mm) em comparação com a soldagem por pontos, que pode desempenhar um papel no clareamento;

4) A estrutura de soldagem a laser do teto e da tampa traseira pode reduzir o peso da carroceria, não havendo necessidade de aplicação de selante ou acabamento externo, o que economiza o custo da carroceria;

5) A costura geral de soldagem a laser é lisa e organizada e a aparência é boa.

Com a melhoria contínua da tecnologia automobilística, da capacidade de processamento da indústria e da qualidade de processamento, o custo do uso da soldagem a laser será bastante reduzido;ao mesmo tempo, com o desenvolvimento de automóveis leves, a aplicação de ligas de alumínio em carrocerias de automóveis está aumentando, e a soldagem a laser é uma solução para a qualidade da soldagem de ligas de alumínio.Uma das formas importantes de conectar problemas será mais amplamente utilizada na indústria automotiva.