چالش های جوشکاری آلومینیوم با استفاده از لیزر

چالش های جوشکاری آلومینیوم با استفاده از لیزر چیست ؟ آلومینیوم می­ تواند یک ماده سخت برای جوشکاری باشد. مسائل اکسیداسیون می­ تواند منجر به مشکلات آلودگی و تخلخل گردد. با این حال، اگر به درستی تمیز و کار شود، می­توان به خوبی آن را با استفاده از لیزر جوش داد.

آلومینیوم خواص خاصی دارد که جوشکاری آن را نسبت به سایر فلزات چالش برانگیزتر می کند. هدایت حرارتی نسبتاً بالا (تقریباً ۲۰۹ وات بر متر کلوین) و نقطه ذوب پایین (۱۲۲۱ درجه فارنهایت/۶۶۰.۳ درجه سانتیگراد) آن را به گونه ای ساخته است که فقط از فرآیندهای جوشکاری ذوبی می توان برای جوشکاری آن استفاده نمود.

فرآیندهای جوشکاری فیوژن، مانند MIG، TIG، گرمای شدیدی را در ناحیه کوچکی تولید می‌کنند تا مواد را در ناحیه جوش مورد نظر ذوب نمایند. این منطقه کوچک متاثر از گرما ضروری است زیرا رسانایی حرارتی بالای آلومینیوم منجر به انتقال گرما در سراسر قطعه کار می گردد، یا مواد زیادی را ذوب می کند یا کل قسمت را تغییر شکل می دهد. مقدار حرارت اعمال شده و محل اعمال آن باید بسیار دقیق کنترل شود.

این فرآیندهای جوشکاری دستی، برای کنترل این عوامل به مهارت اپراتور و فروکش حرارتی متکی هستند. از آنجایی که آلومینیوم با نزدیک شدن به نقطه ذوب خود از نظر ظاهری تغییر نمی­کند، فرآیندهای جوشکاری که نیاز به قضاوت بصری در مورد آمادگی مواد دارند نمی توانند قابل اعتماد باشند. برای همین روش‌های خودکار، مانند لیزر و پرتو الکترونی، که از رایانه‌ها برای کنترل نرخ تغذیه، توان و محل جوش استفاده می‌کنند، کیفیت جوش دقیق‌تری را ارائه می‌دهند.

اکسیداسیون در جوشکاری لیزری آلومینیوم

یکی دیگر از چالش های جوشکاری آلومینیوم، تشکیل لایه اکسید روی سطح کار است. نقطه ذوب اکسید آلومینیوم تقریباً ۳ برابر نقطه ذوب آلومینیوم خالص است که می تواند منجر به آلودگی ذرات اکسید آلومینیوم جوش شود و در نتیجه منجر به مشکلات تخلخل گردد. در بیشتر موارد، فیلم اکسید باید قبل از جوشکاری با روش های مکانیکی یا شیمیایی حذف شود. اکسید آلومینیوم می‌تواند بر جوشکاری لیزر تأثیر بگذارد: فیلم‌های اکسیدی می‌توانند انعکاس سطح قطعات را تغییر دهند، که بر میزان انرژی لیزری که آن را به فلز پایه می‌سازد تأثیر منفی می‌گذارد.

حتما مطالعه کنید : جوشکاری لیزری آلیاژهای آلومینیوم و فلزات غیر مشابه

آلودگی هیدروکربنی

آلودگی هیدروکربنی آلومینیوم در هنگام ذخیره سازی و آماده سازی مواد می­تواند باعث ایجاد مشکلاتی در هنگام جوشکاری گردد. قطعات آلومینیومی غالباً قبل از عملیات جوشکاری تشکیل، برش، اره و ماشینکاری می شوند. اگر در طی هر یک از این عملیات پیش از جوش از روان کننده استفاده شود، میباست روان کننده را به طور کامل قبل از جوشکاری برای جلوگیری از جوش بد حذف نمود.

جوشکاری لیزری آلومینیوم

در چالش های جوشکاری آلومینیوم با استفاده از لیزر باید به این نکته اشاره کرد که ، جوشکاری پرتو لیزر یکی از محبوب ترین خدمات ما برای جوشکاری آلومینیوم است. این فرآیند برای جوش های سریع و تمیز ایده آل است. منطقه تحت تأثیر حرارت به حداقل می رسد و نفوذ جوش می تواند تا ۰.۲۵ اینچ در آلومینیوم باشد. در جوشکاری با استفاده از پرتو لیزر می توان از مواد حساس به ترک استفاده نمود. ( مانند سری ۶۰۰۰ آلیاژهای آلومینیوم در صورت ترکیب با مواد پرکننده مناسب مانند آلومینیوم ۴۰۳۲ یا ۴۰۴۷.) انواع مختلفی از لیزر وجود دارد که با آلومینیوم به خوبی کار می کنند و اغلب استفاده از گاز پوششی محتاطانه است.

آماده سازی قبل از جوش لیزری آلومینیومی

برای جلوگیری از آلودگی فیلم های اکسیدی و هیدروکربنی، آلومینیومی که قرار است با لیزر جوش داده شود باید کاملا تمیز شود. این امر اغلب به صورت مکانیکی با استفاده از برس های سیمی فولادی ضد زنگ، آسیاب کردن، سوهان کردن یا خراش دادن برای حذف هر گونه اکسید به دست می آید،. روش دیگر، روش های تمیز کردن شیمیایی با استفاده از غوطه وری در محلول های سوزاننده و آب وجود دارد که در حذف اکسید آلومینیوم موثر است.

بقایای هیدروکربن روی قطعات آلومینیومی را می توان به طور کلی با استفاده از حلال های مبتنی بر استون یا الکل حذف نمود. با استفاده از حلال­های کلردار در محل جوش خودداری کنید زیرا ممکن است هنگام گرم شدن گازهای سمی ایجاد کنند. قبل از ساییدن سطح برای حذف اکسید آلومینیوم، آلودگی هیدروکربنی می بایست حذف گردد.

منبع : سایت ebindustries