Resumen: El uso de aleaciones de aluminio para reemplazar el acero en los automóviles tradicionales es una de las formas importantes de lograr automóviles livianos.Sin embargo, debido a las características de buena conductividad térmica y gran coeficiente de expansión lineal de la aleación de aluminio, existen algunos problemas en la soldadura.

El uso de aleaciones de aluminio para reemplazar el acero en los automóviles tradicionales es una de las formas importantes de lograr automóviles livianos.Sin embargo, debido a las características de buena conductividad térmica y gran coeficiente de expansión lineal de la aleación de aluminio, existen algunos problemas en la soldadura:

1) Las uniones soldadas de aleación de aluminio están muy blandas y el coeficiente de resistencia es bajo;

2) La aleación de aluminio se oxida fácilmente para formar una película de óxido refractario (Al2O3, punto de fusión es 2060°C), lo que requiere un proceso de soldadura de alta densidad de potencia;

3) poros fáciles de producir;

4) El coeficiente de expansión lineal es grande y es fácil que se produzcan deformaciones y grietas por soldadura;

5) La conductividad térmica y la capacidad calorífica específica son grandes y el aporte de calor es de 2 a 4 veces mayor que el del acero soldado.

Por lo tanto, para obtener uniones soldadas de aleación de aluminio de alto rendimiento, se requieren métodos de soldadura con alta densidad de energía, bajo aporte de calor de soldadura y alta velocidad de soldadura, entre los cuales la soldadura láser es una de las tecnologías de soldadura de aleaciones de aluminio más prometedoras.

1. Tecnología de soldadura láser de aleación de aluminio

1.1 Soldadura autofundente láser de aleación de aluminio

La soldadura láser autofundente se refiere a un método de soldadura en el que se utiliza un rayo láser de alta densidad de energía como fuente de calor para impactar la superficie del metal base y fundir el metal base para formar una junta soldada.Para la soldadura láser de aleación de aluminio, la superficie de la aleación de aluminio tiene una alta reflectividad al láser y se requiere una gran potencia del láser para soldar;el diámetro del punto láser es pequeño, la precisión de las herramientas de soldadura es alta y el valor de tolerancia del espacio de la pieza es bajo, por lo que generalmente requiere piezas El valor del espacio es inferior a 0,2 mm;la velocidad de calentamiento y enfriamiento es rápida durante el proceso de soldadura, hay muchos defectos de porosidad de la soldadura, la densidad de energía del láser está concentrada y el efecto de ojo de cerradura puede conducir fácilmente al fenómeno de hundimiento y socavamiento de la soldadura.Por lo tanto, los parámetros del proceso de soldadura tienen requisitos más altos.

La soldadura láser autofundente tiene las ventajas de una buena calidad de soldadura, una velocidad de soldadura rápida y una fácil automatización en la soldadura de aleaciones de aluminio, y se usa ampliamente en la industria automotriz.En la industria de vehículos eléctricos, la soldadura autofundente por láser de aleación de aluminio se utiliza principalmente para sellar la caja de la batería.En la carrocería de aluminio de una empresa de automóviles de nueva energía en China, la soldadura del conjunto de la puerta y las piezas estructurales de la pared lateral también utiliza soldadura autofundente láser de aleación de aluminio.

1.2 Soldadura de relleno láser de aleación de aluminio

En la soldadura de llenado de alambre por láser, el láser todavía se usa como la principal fuente de calor para fundir el metal a soldar, pero el dispositivo de alimentación automática de alambre se usa para alimentar continuamente el metal de aportación al baño fundido para realizar el proceso de conexión metalúrgica.En comparación con la soldadura láser autofundente, la soldadura por relleno de alambre láser reduce los requisitos de precisión del espacio del proceso de soldadura.Al llenar el alambre de soldadura con diferentes componentes, se pueden mejorar las propiedades metalúrgicas de la soldadura, se pueden prevenir las grietas y poros térmicos de la soldadura y se puede mejorar la estabilidad del proceso de soldadura.y propiedades mecánicas de las juntas.

La soldadura con alambre de relleno láser de aleación de aluminio tiene las características de una buena calidad de apariencia y una precisión de espacio de proceso más suelta que la soldadura láser autofundente.Generalmente se usa en la superficie exterior de la carrocería del automóvil, como entre la cubierta superior y la pared lateral, y entre los paneles superior e inferior del panel exterior de la tapa del maletero.También existen algunos modelos que utilizan soldadura con alambre de relleno láser para soldar puertas de aleación de aluminio con el fin de obtener una mayor calidad de soldadura.

1.3 Soldadura híbrida por arco láser de aleación de aluminio

La soldadura híbrida por arco láser combina fuentes de calor láser y de arco con propiedades físicas y mecanismos de transmisión de energía completamente diferentes y actúa sobre la pieza a soldar.No sólo aprovecha plenamente las ventajas respectivas de las dos fuentes de calor, sino que también se complementa entre sí.falta de.En la soldadura híbrida de arco láser de aleación de aluminio, el arco puede guiar la fuente de calor del láser, mejorar la capacidad de la aleación de aluminio para absorber el láser y la tasa de utilización de energía durante el proceso de soldadura, y la formabilidad de la superficie de soldadura es mejor que la de la soldadura automática con láser. soldadura fundente.

Además, la introducción del arco puede reducir en gran medida la precisión de sujeción de la pieza de soldadura.Al mismo tiempo, el arco tiene un efecto de dilución sobre el plasma de la soldadura láser, lo que puede reducir el efecto de protección del plasma sobre el láser.El láser juega un papel importante en la estabilidad del arco, de modo que el arco puede actuar de manera estable sobre la junta durante la soldadura a alta velocidad, lo que puede mejorar la calidad de la soldadura de la junta y aumentar la velocidad de soldadura.

2. Aplicación de la soldadura láser de aleaciones de aluminio en la industria automotriz.

La aplicación de la soldadura láser en la industria del automóvil tiene muchas ventajas:

1) La velocidad de soldadura es rápida, el ciclo de producción se puede mejorar y la velocidad de soldadura puede alcanzar 6 m/min, lo que tiene ventajas incomparables sobre otros métodos de conexión (como soldadura por puntos, soldadura por arco, remachado) del cuerpo en blanco;

2) Pequeñas restricciones en la estructura de la carrocería, aplicables a diferentes estructuras de soldadura (juntas traslapadas, juntas de filete, juntas en T, juntas a tope) y soldadura de un solo lado, la soldadura se puede realizar donde la viga puede alcanzar y el diseño es más flexible;

3) Los requisitos del borde de soldadura láser son bajos, el borde de soldadura se puede soldar a 6-8 mm, que es la mitad del requisito del borde de soldadura (16 mm) en comparación con la soldadura por puntos, que puede desempeñar un papel en el aligeramiento;

4) La estructura de soldadura láser del techo y la cubierta trasera puede reducir el peso de la carrocería y no es necesario aplicar sellador ni molduras exteriores, lo que ahorra el costo de la carrocería;

5) La costura general de soldadura láser es suave y ordenada, y la apariencia es buena.

Con la mejora continua de la tecnología automotriz, la capacidad de procesamiento de la industria y la calidad del procesamiento, el costo del uso de la soldadura láser se reducirá considerablemente;al mismo tiempo, con el desarrollo de los automóviles livianos, la aplicación de aleaciones de aluminio en la carrocería de automóviles está aumentando y la soldadura láser es una solución para la calidad de la soldadura de aleaciones de aluminio.Una de las formas importantes de solucionar problemas se utilizará cada vez más en la industria del automóvil.