สรุป: การใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์เพื่อทดแทนเหล็กในรถยนต์แบบดั้งเดิมถือเป็นวิธีสำคัญวิธีหนึ่งในการบรรลุถึงรถยนต์น้ำหนักเบาอย่างไรก็ตาม เนื่องจากลักษณะของการนำความร้อนที่ดีและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นขนาดใหญ่ของโลหะผสมอลูมิเนียม การเชื่อมจึงมีปัญหาบางประการ

การใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์เพื่อทดแทนเหล็กในรถยนต์แบบดั้งเดิมถือเป็นวิธีสำคัญวิธีหนึ่งในการทำให้รถยนต์มีน้ำหนักเบาอย่างไรก็ตาม เนื่องจากลักษณะของการนำความร้อนที่ดีและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นขนาดใหญ่ของโลหะผสมอลูมิเนียม การเชื่อมจึงมีปัญหาบางประการ:

1) ข้อต่อรอยของโลหะผสมอลูมิเนียมจะอ่อนลงอย่างรุนแรงและค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งแรงต่ำ

2) อลูมิเนียมอัลลอยด์ถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายเพื่อสร้างฟิล์มออกไซด์ทนไฟ (Al2O3 จุดหลอมเหลวคือ 2,060°C) ซึ่งต้องใช้กระบวนการเชื่อมที่มีความหนาแน่นสูง

3) ง่ายต่อการสร้างรูขุมขน;

4) ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นมีขนาดใหญ่และการเสียรูปจากการเชื่อมและรอยแตกจากการเชื่อมเกิดขึ้นได้ง่าย

5) การนำความร้อนและความจุความร้อนจำเพาะมีขนาดใหญ่ และความร้อนที่ป้อนเข้าไปนั้นใหญ่กว่าเหล็กเชื่อม 2 ถึง 4 เท่า

ดังนั้น เพื่อให้ได้ข้อต่อรอยเชื่อมอลูมิเนียมอัลลอยด์ประสิทธิภาพสูง จำเป็นต้องใช้วิธีการเชื่อมที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูง ความร้อนในการเชื่อมต่ำ และความเร็วในการเชื่อมสูง ซึ่งการเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการเชื่อมโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีแนวโน้มมากที่สุด

1. เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์โลหะผสมอลูมิเนียม

1.1 การเชื่อมด้วยเลเซอร์ฟลักซ์ด้วยตนเองของอลูมิเนียมอัลลอยด์

การเชื่อมแบบฟลักซ์ด้วยตนเองด้วยเลเซอร์หมายถึงวิธีการเชื่อมที่ใช้ลำแสงเลเซอร์ความหนาแน่นพลังงานสูงเป็นแหล่งความร้อนเพื่อกระแทกพื้นผิวของโลหะฐานเพื่อหลอมโลหะฐานให้กลายเป็นรอยเชื่อมสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์โลหะผสมอลูมิเนียม พื้นผิวโลหะผสมอลูมิเนียมมีการสะท้อนแสงเลเซอร์สูง และต้องใช้พลังงานเลเซอร์ขนาดใหญ่ในการเชื่อมเส้นผ่านศูนย์กลางจุดเลเซอร์มีขนาดเล็ก ความแม่นยำของเครื่องมือเชื่อมสูงและค่าความทนทานของช่องว่างชิ้นส่วนต่ำ โดยปกติต้องใช้ชิ้นส่วน ค่าช่องว่างต่ำกว่า 0.2 มม.ความเร็วในการทำความร้อนและความเย็นนั้นรวดเร็วในระหว่างกระบวนการเชื่อม มีข้อบกพร่องของรูพรุนในการเชื่อมจำนวนมาก ความหนาแน่นของพลังงานเลเซอร์มีความเข้มข้น และผลกระทบของรูกุญแจสามารถนำไปสู่ปรากฏการณ์การเชื่อมจมและการตัดราคาได้อย่างง่ายดายดังนั้นพารามิเตอร์กระบวนการเชื่อมจึงมีข้อกำหนดที่สูงกว่า

การเชื่อมแบบฟลักซ์ด้วยตนเองด้วยเลเซอร์มีข้อดีคือคุณภาพการเชื่อมที่ดี ความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็ว และระบบอัตโนมัติที่ง่ายดายในการเชื่อมโลหะผสมอลูมิเนียม และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์ในอุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้า การเชื่อมด้วยเลเซอร์ฟลักซ์ด้วยตนเองของโลหะผสมอลูมิเนียมส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการปิดผนึกกล่องแบตเตอรี่พลังงานในตัวอลูมิเนียมของบริษัทรถยนต์พลังงานใหม่ในประเทศจีน การเชื่อมชุดประตูและชิ้นส่วนโครงสร้างผนังด้านข้างยังใช้การเชื่อมอลูมิเนียมอัลลอยด์ด้วยการเชื่อมฟลักซ์ด้วยตัวเองด้วยเลเซอร์

1.2 การเชื่อมฟิลเลอร์ด้วยเลเซอร์อลูมิเนียมอัลลอยด์

ในการเชื่อมเติมลวดด้วยเลเซอร์ เลเซอร์ยังคงใช้เป็นแหล่งความร้อนหลักในการหลอมโลหะที่จะเชื่อม แต่อุปกรณ์ป้อนลวดอัตโนมัติจะใช้ในการป้อนโลหะตัวเติมลงในสระหลอมเหลวอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ทราบถึงกระบวนการเชื่อมต่อทางโลหะวิทยาเมื่อเปรียบเทียบกับการเชื่อมแบบฟลักซ์ด้วยตนเองด้วยเลเซอร์ การเชื่อมด้วยลวดเลเซอร์จะช่วยลดข้อกำหนดสำหรับความแม่นยำของช่องว่างของกระบวนการเชื่อมการเติมลวดเชื่อมด้วยส่วนประกอบต่างๆ ทำให้คุณสมบัติทางโลหะวิทยาของการเชื่อมดีขึ้น ป้องกันรอยแตกและรูพรุนจากความร้อนในการเชื่อม และเสถียรภาพของกระบวนการเชื่อมสามารถปรับปรุงได้และคุณสมบัติทางกลของข้อต่อ

การเชื่อมลวดด้วยเลเซอร์ฟิลเลอร์โลหะผสมอลูมิเนียมมีลักษณะที่มีคุณภาพรูปลักษณ์ที่ดีและความแม่นยำของช่องว่างในกระบวนการหลวมกว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์ด้วยตัวเองโดยปกติจะใช้บนพื้นผิวด้านนอกของตัวรถ เช่น ระหว่างฝาครอบด้านบนกับผนังด้านข้าง และระหว่างแผงด้านบนและด้านล่างของแผงด้านนอกของฝากระโปรงหลังนอกจากนี้ยังมีบางรุ่นที่ใช้การเชื่อมลวดเลเซอร์ฟิลเลอร์ในการเชื่อมประตูอลูมิเนียมอัลลอยด์เพื่อให้ได้คุณภาพการเชื่อมที่สูงขึ้น

1.3 การเชื่อมไฮบริดด้วยเลเซอร์อาร์คโลหะผสมอลูมิเนียม

การเชื่อมแบบไฮบริดอาร์กด้วยเลเซอร์ผสมผสานแหล่งความร้อนด้วยเลเซอร์และอาร์คเข้ากับคุณสมบัติทางกายภาพและกลไกการส่งผ่านพลังงานที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง และทำหน้าที่เชื่อมชิ้นงานเข้าด้วยกันไม่เพียงแต่ใช้ข้อดีของแหล่งความร้อนทั้งสองอย่างเต็มที่เท่านั้น แต่ยังช่วยเสริมซึ่งกันและกันอีกด้วยขาด.ในการเชื่อมไฮบริดด้วยเลเซอร์อาร์คโลหะผสมอลูมิเนียม ส่วนโค้งสามารถนำทางแหล่งความร้อนของเลเซอร์ ปรับปรุงความสามารถของอลูมิเนียมอัลลอยด์ในการดูดซับเลเซอร์และอัตราการใช้พลังงานในระหว่างกระบวนการเชื่อม และความสามารถในการขึ้นรูปของพื้นผิวการเชื่อมนั้นดีกว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์ด้วยตนเอง การเชื่อมฟลักซ์

นอกจากนี้การแนะนำส่วนโค้งยังช่วยลดความแม่นยำในการจับยึดของชิ้นงานเชื่อมได้อย่างมากในเวลาเดียวกัน ส่วนโค้งมีผลต่อการเจือจางพลาสมาของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ซึ่งสามารถลดผลการป้องกันของพลาสมาบนเลเซอร์ได้เลเซอร์มีบทบาทสำคัญในความเสถียรของส่วนโค้ง เพื่อให้ส่วนโค้งสามารถกระทำต่อข้อต่อได้อย่างเสถียรในระหว่างการเชื่อมด้วยความเร็วสูง ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณภาพการเชื่อมของข้อต่อและเพิ่มความเร็วในการเชื่อมได้

2. การประยุกต์ใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์อลูมิเนียมอัลลอยด์ในอุตสาหกรรมยานยนต์

การประยุกต์ใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ในอุตสาหกรรมยานยนต์มีข้อดีหลายประการ:

1) ความเร็วในการเชื่อมรวดเร็ว สามารถปรับปรุงวงจรการผลิตได้ และความเร็วในการเชื่อมสามารถเข้าถึง 6 ม./นาที ซึ่งมีข้อได้เปรียบเหนือวิธีการเชื่อมต่ออื่น ๆ ที่ไม่มีใครเทียบได้ (เช่นการเชื่อมแบบจุด การเชื่อมอาร์ก การโลดโผน) ของร่างกายเป็นสีขาว

2) ข้อจำกัดเล็กน้อยในโครงสร้างของร่างกาย ใช้ได้กับโครงสร้างการเชื่อมที่แตกต่างกัน (ข้อต่อตัก ข้อต่อเนื้อ ข้อต่อ T ข้อต่อชน) และการเชื่อมด้านเดียว การเชื่อมสามารถทำได้ในบริเวณที่ลำแสงสามารถเข้าถึงได้ และการออกแบบมีมากขึ้น ยืดหยุ่นได้;

3) ความต้องการขอบการเชื่อมด้วยเลเซอร์ต่ำ ขอบการเชื่อมสามารถเชื่อมได้ที่ 6-8 มม. ซึ่งเป็นครึ่งหนึ่งของความต้องการขอบการเชื่อม (16 มม.) เมื่อเทียบกับการเชื่อมแบบจุดซึ่งสามารถมีบทบาทในการลดน้ำหนักได้

4) โครงสร้างการเชื่อมด้วยเลเซอร์ของหลังคาและฝาครอบด้านหลังสามารถลดน้ำหนักของตัวถังได้ และไม่จำเป็นต้องทาน้ำยาซีลหรือขอบตกแต่งภายนอก ซึ่งช่วยประหยัดต้นทุนของตัวถัง

5) ตะเข็บการเชื่อมด้วยเลเซอร์โดยรวมเรียบและเป็นระเบียบเรียบร้อยและรูปลักษณ์ก็ดี

ด้วยการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยียานยนต์ ความสามารถในการประมวลผลของอุตสาหกรรม และคุณภาพการประมวลผล ค่าใช้จ่ายในการใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์จะลดลงอย่างมากในเวลาเดียวกัน ด้วยการพัฒนารถยนต์น้ำหนักเบา การใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์ในตัวถังรถยนต์ก็เพิ่มมากขึ้น และการเชื่อมด้วยเลเซอร์ก็เป็นวิธีแก้ปัญหาคุณภาพของการเชื่อมโลหะผสมอลูมิเนียมหนึ่งในวิธีสำคัญในการเชื่อมโยงปัญหาจะถูกใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในอุตสาหกรรมยานยนต์