技術：アルミニウム合金をレーザー溶接して気孔率を抑える3つの方法

アルミニウム合金は、密度が低く、強度が高く、耐食性に優れている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、建設業界で広く使用されています。 現在、アルミニウム合金製品の製造にはレーザー溶接が広く使用されており、従来の溶接方法と比較して、レーザー溶接は生産効率と溶接品質の向上を実現し、複雑な構造の高精度溶接と自動化を実現します。

レーザー溶接とは、金属表面に高強度のレーザーを照射し、金属を溶かして冷却・結晶化させ、レーザーと金属の熱結合により溶接を行う技術です。レーザー溶接の熱メカニズムにより、熱伝導溶接と深溶け込み溶接の2種類に分けられます。熱伝導溶接は主にパッケージ溶接または精密部品のマイクロナノ溶接に使用され、レーザー深溶け込み溶接が主に使用されます。完全溶け込みが必要な溶接材料の場合、溶接工程で材料が蒸発し、溶融池に鍵穴現象が発生します。現在、最も広く使用されているレーザー溶接法であり、アルミニウム合金溶接に推奨される方法です。

レーザー溶接の特徴：

利点：レーザー溶接アルミニウム合金はスイングレーザー溶接を採用し、補助材料が追加されておらず、溶接装置がシンプルで、消耗品が不要で、自動化が容易です。

短所：溶接ギャップの要件が高い。そうしないと、溶接シームが崩壊しやすくなります。溶接の開始点と終了点が重要なポイントを生成しやすくなります。溶接プロセスの安定性が平均的で、溶接欠陥が発生しやすくなります。

事例：建設および装飾産業—5シリーズアルミニウム合金ドアフレーム溶接



低レーザー吸収、合金元素の低沸点、高熱伝導率、高熱膨張係数、比較的広い凝固温度範囲、高凝固収縮、低粘度、高水素吸収など、アルミニウム合金の固有の物理的特性により、液体状態などであるため、レーザー溶接時に細孔や熱亀裂などの欠陥が発生しやすくなります。

それらの中で、多孔性はアルミニウム合金のレーザー溶接プロセスで最も簡単に生成される欠陥形態です。それは溶接金属のコンパクトさを破壊し、溶接の有効断面積を弱め、機械的特性と腐食を減らしますしたがって、溶接部の抵抗が効果的である必要があります。細孔の発生を防ぎ、溶接部の内部品質を向上させるための対策を講じる必要があります。

レーザー溶接によるブローホールの抑制方法：

1.溶接前の表面処理により溶接孔を抑制します

溶接前の表面処理は、アルミニウム合金のレーザー溶接における冶金学的細孔を制御するための効果的な方法です。通常、表面処理方法には、物理的および機械的洗浄と化学的洗浄が含まれます。



比較した後、化学的方法を使用してテストパネルの表面を処理するプロセス（金属洗浄剤洗浄-水洗浄-アルカリ洗浄-水洗浄-ピクリング-水洗浄-乾燥）が最適です。その中で、アルカリ洗浄は25％NaOH（水酸化ナトリウム）水溶液を使用して材料の表面の厚さを除去し、酸洗浄は20％HNO3（硝酸）+ 2％HF（フッ化水素）水溶液を使用して残りのライを中和します。溶接は、試験板表面処理後24時間以内に行ってください。処理後の滞留時間が長い場合は、溶接前に無水アルコールで拭き取ってください。

2.溶接プロセスパラメータによって溶接細孔を抑制します

溶接孔の形成は、溶接部の表面処理品質だけでなく、溶接プロセスパラメータにも関係します。溶接の気孔率に対する溶接パラメータの影響は、主に溶接の溶け込み、つまり、気孔率に対する溶接の背面幅比の影響に反映されます。



試験では、溶接部の背幅比がR> 0.6の場合、溶接部の鎖状細孔の集中分布を効果的に改善できることが示されています。背幅比R> 0.8の場合、溶接部を効果的に改善することができ、アッパーは溶接部の残留細孔を大幅に排除します。

3.シールドガスと流量を正しく選択することにより、溶接細孔を抑制します

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では、シールドガスを正しく吹き付けることで、溶接孔を効果的に減らすことができます。



上図のように、溶接面を保護するためにAr（アルゴン）とHe（ヘリウム）を使用していますが、アルミニウム合金レーザー溶接では、ArとHeによるレーザーのイオン化度が異なり、さまざまな溶接形状。結果は、シールドガスとしてArを使用して得られた溶接部の全体的な気孔率は、シールドガスとしてHeを使用した場合の溶接部の気孔率よりも小さいことを示しています。

同時に、空気の流れが少なすぎる（<10L / min）溶接で発生する大量のプラズマを吹き飛ばすことができないため、溶接プールが不安定になり、細孔が発生する可能性が高くなることにも注意する必要があります。形成。ガス流量は中程度（約15L / min）で、プラズマは効果的に制御されます。保護ガスは、溶融池に対して優れた酸化防止効果があり、細孔が最も少なくなります。過剰なガスの流れは過剰なガス圧を伴い、それが保護ガスの一部を浴の内部に混合させ、多孔性を増加させます。

アルミニウム合金をレーザー溶接して気孔率を抑えることは、業界では常に問題となっています。アルミニウム合金材料自体の特性の影響を受けて、溶接プロセス中に気孔率がないという現象を完全に回避することはできませんが、気孔率は削減。溶接前後のプロセスを最適化することにより、実験では、業界の同僚の参考のために、細孔を抑制する3つの方法を要約して提案しました。 Chuangxin Laserは、レーザー製品技術の研究と革新に焦点を当てるだけでなく、さまざまなレーザー処理技術の開発と調査を行っており、私の国のレーザー処理技術の改善を促進するために、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。