Zusammenfassung: Die Verwendung von Aluminiumlegierungen als Ersatz für Stahl bei herkömmlichen Fahrzeugen ist einer der wichtigsten Wege zur Erzielung leichterer Fahrzeuge.Aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit und des großen linearen Ausdehnungskoeffizienten der Aluminiumlegierung gibt es jedoch einige Probleme beim Schweißen.

Die Verwendung von Aluminiumlegierungen als Ersatz für Stahl bei herkömmlichen Fahrzeugen ist einer der wichtigsten Wege zur Erzielung leichterer Fahrzeuge.Aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit und des großen linearen Ausdehnungskoeffizienten der Aluminiumlegierung gibt es jedoch einige Probleme beim Schweißen:

1) Die Schweißverbindungen der Aluminiumlegierung sind stark erweicht und der Festigkeitskoeffizient ist niedrig;

2) Aluminiumlegierungen oxidieren leicht und bilden einen feuerfesten Oxidfilm (Al2O3, Schmelzpunkt 2060 °C), was einen Schweißprozess mit hoher Leistungsdichte erfordert;

3) leicht zu erzeugende Poren;

4) Der lineare Ausdehnungskoeffizient ist groß und es kommt leicht zu Schweißverformungen und Schweißrissen.

5) Die Wärmeleitfähigkeit und die spezifische Wärmekapazität sind groß und der Wärmeeintrag ist zwei- bis viermal größer als der von geschweißtem Stahl.

Um leistungsstarke Schweißverbindungen aus Aluminiumlegierungen zu erhalten, sind daher Schweißverfahren mit hoher Energiedichte, geringem Schweißwärmeeintrag und hoher Schweißgeschwindigkeit erforderlich, unter denen das Laserschweißen eine der vielversprechendsten Schweißtechnologien für Aluminiumlegierungen ist.

1. Laserschweißtechnologie aus Aluminiumlegierung

1.1 Selbstflussschweißen mit Laser aus Aluminiumlegierung

Unter Laser-Selbstflussschweißen versteht man ein Schweißverfahren, bei dem ein Laserstrahl mit hoher Energiedichte als Wärmequelle auf die Oberfläche des Grundmetalls trifft, um das Grundmetall selbst zu schmelzen und eine Schweißverbindung zu bilden.Beim Laserschweißen von Aluminiumlegierungen weist die Aluminiumlegierungsoberfläche ein hohes Reflexionsvermögen für den Laser auf und zum Schweißen ist eine große Laserleistung erforderlich.Der Laserpunktdurchmesser ist klein, die Präzision des Schweißwerkzeugs ist hoch und der Toleranzwert des Teilespalts ist niedrig, sodass normalerweise Teile erforderlich sind. Der Spaltwert liegt unter 0,2 mm.Die Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit während des Schweißvorgangs ist hoch, es gibt viele Schweißporositätsfehler, die Laserenergiedichte ist konzentriert und der Schlüssellocheffekt kann leicht zum Phänomen des Einsinkens und Unterschneidens der Schweißnaht führen.Daher werden an die Parameter des Schweißprozesses höhere Anforderungen gestellt.

Das selbstfließende Laserschweißen bietet die Vorteile einer guten Schweißqualität, einer schnellen Schweißgeschwindigkeit und einer einfachen Automatisierung beim Schweißen von Aluminiumlegierungen und wird in der Automobilindustrie häufig eingesetzt.In der Elektrofahrzeugindustrie wird das selbstfließende Laserschweißen von Aluminiumlegierungen hauptsächlich zum Abdichten des Batteriegehäuses verwendet.In der Aluminiumkarosserie eines New-Energy-Automobilunternehmens in China wird beim Schweißen der Türbaugruppe und der Seitenwandstrukturteile auch selbstfließendes Laserschweißen aus Aluminiumlegierungen eingesetzt.

1.2 Laserfüllschweißen von Aluminiumlegierungen

Beim Laserdrahtfüllschweißen wird der Laser immer noch als Hauptwärmequelle zum Schmelzen des zu schweißenden Metalls verwendet, aber die automatische Drahtvorschubvorrichtung wird verwendet, um das Zusatzmetall kontinuierlich in das Schmelzbad einzuspeisen, um den metallurgischen Verbindungsprozess zu realisieren.Im Vergleich zum Laserselbstflussschweißen werden beim Laserdrahtfüllschweißen die Anforderungen an die Spaltgenauigkeit des Schweißprozesses gelockert.Durch die Füllung des Schweißdrahtes mit verschiedenen Komponenten können die metallurgischen Eigenschaften der Schweißnaht verbessert, thermische Risse und Poren beim Schweißen verhindert und die Stabilität des Schweißprozesses verbessert werden.und gemeinsame mechanische Eigenschaften.

Das Laserschweißen von Fülldrähten aus Aluminiumlegierungen zeichnet sich durch ein gutes Erscheinungsbild und eine geringere Präzision des Prozessspalts aus als das Laser-Selbstflussschweißen.Es wird normalerweise auf der Außenfläche der Karosserie verwendet, beispielsweise zwischen der oberen Abdeckung und der Seitenwand sowie zwischen der oberen und unteren Platte des Außenblechs des Kofferraumdeckels.Es gibt auch einige Modelle, die zum Schweißen von Türen aus Aluminiumlegierungen das Laser-Fülldrahtschweißen verwenden, um eine höhere Schweißqualität zu erzielen.

1.3 Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen von Aluminiumlegierungen

Das Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen kombiniert Laser- und Lichtbogenwärmequellen mit völlig unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften und Energieübertragungsmechanismen und wirkt auf das miteinander zu verschweißende Werkstück.Es bringt nicht nur die jeweiligen Vorteile der beiden Wärmequellen voll zur Geltung, sondern ergänzt sich auch gegenseitig.Mangel an.Beim Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen von Aluminiumlegierungen kann der Lichtbogen die Laserwärmequelle leiten, die Fähigkeit der Aluminiumlegierung, den Laser zu absorbieren, und die Energienutzungsrate während des Schweißprozesses verbessern, und die Formbarkeit der Schweißoberfläche ist besser als beim Laser-Selbstschweißen. Flussmittelschweißen.

Darüber hinaus kann durch die Einleitung des Lichtbogens die Spanngenauigkeit des Schweißwerkstücks stark beeinträchtigt werden.Gleichzeitig hat der Lichtbogen einen Verdünnungseffekt auf das Plasma des Laserschweißens, wodurch die Abschirmwirkung des Plasmas auf den Laser verringert werden kann.Der Laser spielt eine wichtige Rolle für die Stabilität des Lichtbogens, sodass der Lichtbogen beim Hochgeschwindigkeitsschweißen stabil auf die Verbindung einwirken kann, was die Schweißqualität der Verbindung verbessern und die Schweißgeschwindigkeit erhöhen kann.

2. Anwendung des Laserschweißens von Aluminiumlegierungen in der Automobilindustrie

Der Einsatz des Laserschweißens in der Automobilindustrie hat viele Vorteile:

1) Die Schweißgeschwindigkeit ist hoch, der Produktionszyklus kann verbessert werden und die Schweißgeschwindigkeit kann 6 m/min erreichen, was unvergleichliche Vorteile gegenüber anderen Verbindungsmethoden (wie Punktschweißen, Lichtbogenschweißen, Nieten) der Rohkarosserie bietet;

2) Kleine Einschränkungen der Karosseriestruktur, anwendbar auf verschiedene Schweißstrukturen (Überlappungsverbindungen, Kehlverbindungen, T-Verbindungen, Stumpfverbindungen) und einseitiges Schweißen. Das Schweißen kann dort durchgeführt werden, wo der Strahl hinreichen kann, und das Design ist mehr flexibel;

3) Die Anforderungen an die Laserschweißkante sind gering, die Schweißkante kann mit 6–8 mm geschweißt werden, was der Hälfte des Schweißkantenbedarfs (16 mm) im Vergleich zum Punktschweißen entspricht, was zur Aufhellung beitragen kann;

4) Die Laserschweißstruktur des Dachs und der Heckabdeckung kann das Gewicht der Karosserie reduzieren, und es ist nicht erforderlich, Dichtmittel oder Außenverkleidungen aufzutragen, was die Kosten der Karosserie spart;

5) Die gesamte Laserschweißnaht ist glatt und sauber und das Aussehen ist gut.

Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Automobiltechnologie, der industriellen Verarbeitungskapazität und der Verarbeitungsqualität werden die Kosten für den Einsatz von Laserschweißen erheblich gesenkt;Gleichzeitig nimmt mit der Entwicklung des Automobilleichtbaus die Verwendung von Aluminiumlegierungen in Automobilkarosserien zu, und das Laserschweißen ist eine Lösung für die Qualität des Aluminiumlegierungsschweißens.Eine der wichtigen Methoden zur Verknüpfung von Problemen wird in der Automobilindustrie immer häufiger eingesetzt.