Como acabar com a porosidade na soldagem a laser de ligas de alumínio: 3 dicas de especialistas

As ligas de alumínio são valorizadas por sua baixa densidade, alta resistência e boa resistência à corrosão, o que as torna uma escolha popular em vários setores, incluindo o automotivo, o de energia nova, o aeroespacial e o de construção.

Atualmente, a soldagem a laser é um método amplamente utilizado na produção de produtos de liga de alumínio, oferecendo vários benefícios em relação aos métodos tradicionais de soldagem. Esses benefícios incluem maior eficiência de produção, melhor qualidade de solda e a capacidade de realizar soldas de alta precisão e automatizar estruturas complexas.

Soldagem a laser é uma tecnologia que utiliza radiação laser de alta intensidade para derreter e recristalizar o metal, formando uma solda por meio do acoplamento térmico entre o laser e o metal.

Com base no mecanismo térmico da soldagem a laser, ela pode ser classificada em dois tipos: soldagem por condução térmica e soldagem profunda. soldagem por penetração.

A soldagem por condução térmica é usada principalmente para a soldagem de peças pequenas ou precisas, como a soldagem de embalagens ou a soldagem micro/nano.

A soldagem por penetração profunda, por outro lado, é usada para materiais de soldagem que exigem penetração completa. Durante a processo de soldagemQuando o material é derretido, o material vaporiza e ocorre um fenômeno de buraco de fechadura na poça de fusão. Esse método é o método de soldagem a laser mais usado atualmente e é o preferido para soldar ligas de alumínio.

Características da soldagem a laser:

Vantagens da soldagem a laser de costura:

• Esse método é usado para soldar ligas de alumínio sem a necessidade de materiais adicionais.
• O equipamento de soldagem é simples, sem consumíveis, o que facilita a automação.

Desvantagens da soldagem a laser de costura:

• Altos requisitos para a folga de solda, pois uma pequena folga pode causar o colapso da solda.
• Os pontos iniciais e finais da soldagem são propensos a formar buracos de fechadura.
• O processo de soldagem pode ser instável, levando à produção de defeitos de soldagem.

Exemplo de aplicação: Indústria de decoração de edifícios - Soldagem 5 Série Alumínio Molduras de porta de liga leve

As propriedades físicas inerentes das ligas de alumínio, como baixa absorção de laser, baixo ponto de ebulição de elementos de ligaA alta condutividade térmica, o alto coeficiente de expansão térmica, a faixa de temperatura de solidificação relativamente ampla, a alta contração de solidificação, a baixa viscosidade e a alta absorção de hidrogênio no líquido podem dificultar a produção de soldas a laser sem defeitos.

Um dos defeitos mais comuns em soldagem a laser de alumínio A principal característica das ligas metálicas é a porosidade, que pode prejudicar a integridade do metal de solda, enfraquecer sua área de seção transversal e reduzir suas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão. Para evitar a porosidade e melhorar a qualidade interna da solda, é preciso tomar medidas eficazes.

A maneira de restringir o furo de gás na soldagem a laser

1. Inibição da porosidade de soldagem por meio de tratamento de superfície antes da soldagem

Tratamento de superfície antes da soldagem é uma maneira eficaz de controlar os poros metalúrgicos na soldagem a laser de ligas de alumínio. Normalmente, esse tratamento envolve limpeza física mecânica ou química.

Porosidade da solda após diferentes métodos de tratamento de superfície

Após a comparação, concluiu-se que o melhor processo é o tratamento químico, que consiste nas seguintes etapas: limpeza com agente de limpeza de metais, lavagem com água, lavagem com álcali, lavagem com água, lavagem com ácido, lavagem com água e secagem.

A etapa de lavagem com álcali usa uma solução aquosa de hidróxido de sódio (NaOH) 25% para remover o material da superfície, e a etapa de lavagem com ácido usa uma solução aquosa de ácido nítrico (HNO3) 20% e ácido fluorídrico (HF) 2% para neutralizar o álcali residual.

É importante observar que a placa de teste deve ser soldada dentro de 24 horas após o tratamento da superfície. Se a placa de teste tiver ficado parada por um longo período após o tratamento, ela deverá ser limpa com álcool absoluto antes da soldagem.

2. Controle da porosidade da soldagem por meio de parâmetros do processo de soldagem

A formação de porosidade na solda não depende apenas da qualidade do tratamento de superfície, mas também dos parâmetros do processo de soldagem.

O impacto dos parâmetros de soldagem sobre a porosidade da solda é visto principalmente na profundidade da penetração, especificamente a influência da relação entre a largura do dorso da solda e a formação de porosidade.

Efeito da penetração da solda na porosidade da solda

Os resultados indicam que, quando a proporção da largura traseira (r) é maior que 0,6, a concentração de poros em cadeia na solda pode ser efetivamente melhorada. E quando a proporção da largura traseira é maior que 0,8, a ocorrência de poros grandes na solda pode ser reduzida de forma eficaz e os poros residuais na solda podem ser eliminados em grande parte.

3. Controle da porosidade da soldagem escolhendo a gás de proteção e a taxa de fluxo

A escolha do gás de proteção tem um impacto direto na qualidade, na eficiência e no custo da soldagem.

Na soldagem a laser, o fluxo adequado de gás de proteção pode reduzir efetivamente a porosidade da solda.

Efeito de diferentes tipos de gás de proteção na porosidade da solda

Conforme mostrado na figura, argônio (Ar) e hélio (He) são usados como gases de proteção para proteger a superfície da solda durante a soldagem a laser.

A diferença no grau de ionização entre Ar e He para o laser afeta a formação da solda. Os resultados mostram que a porosidade na solda com Ar como gás de proteção é menor do que na solda com He como gás de proteção.

É importante observar que uma baixa taxa de fluxo de gás (< 10L / min) pode resultar na produção de uma grande quantidade de plasma que não é efetivamente soprada, levando a um reservatório de solda instável e a uma maior probabilidade de formação de porosidade. Uma taxa de fluxo de gás moderada (cerca de 15 L/min) controla efetivamente o plasma e proporciona um bom efeito antioxidante na poça de solução, resultando na menor porosidade. Por outro lado, uma alta taxa de fluxo de gás acompanhada de alta pressão de gás pode fazer com que parte do gás de proteção se misture ao pool de solução, levando ao aumento da porosidade.

Redução da porosidade no laser soldagem de alumínio é um problema desafiador. Devido às propriedades das ligas de alumínio, a porosidade não pode ser completamente eliminada no processo de soldagem, mas pode ser reduzida. Por meio da otimização do processo antes e depois da soldagem e da análise experimental, três métodos para reduzir a porosidade foram propostos e podem ser usados como referência por colegas do setor.