Lasersäteen vaaputuksen vaikutus alumiinilevyjen päittäisliitoksen laserhitsauksessa

Abstract

Tässä kandidaatintyössä käsitellään erilaisia alumiiniseoksia sekä niiden erilaisia hitsausmenetelmiä kirjallisuuskatsauksella, keskittyen 6000-sarjan alumiiniin ja laserhitsaukseen. Kokeellisessa osuudessa tuotettiin yhteensä 14 erilaista hitsiliitosta. Alumiinin laajat ja jatkuvasti lisääntyvät käyttökohteet luovat tarpeen hitsata erilaisia alumiiniseoksia eri tavoin. Laserhitsauksesta selvitetään säteen muokkauksen ja skannaavan hitsauksen käyttöä ja niiden vaikutusta alumiinille.

Kokeellisessa osuudessa hitsattiin 4 mm paksujen AA6082 levyjen päittäisliitoksia laserhitsillä säteen muokkausta ja skannausta hyödyntäen erilaisilla kehäsäteen tehoilla, skannausamplitudeilla ja -taajuuksilla. Hitsatuille kappaleille suoritettiin vetokokeet murtolujuuden määrittämiseksi sekä poikkileikkauksesta otettiin makrokuvat hitsausvirheiden erottamiseksi.

Työn tulokset skannaavan hitsauksen ja säteen muokkauksen hyödyistä ovat samankaltaisia kuin kirjallisuudesta löytyvät tulokset. Kokeiden tulokset osoittavat hyvin kuinka eri tavoin skannaustaajuus voi vaikuttaa hitsiin riippuen muista hitsausparametreistä. Oikeilla skannausparametreilla saatiin parannettua hitsin murtolujuutta ja vähennettyä hitsivirheitä. Koekappaleen murtolujuus parani parhaimmillaan noin 40 MPa pelkästään skannaustaajuutta vaihtamalla, sekä huokoisuus väheni selkeästi.

This bachelor’s thesis examines different kinds of aluminium alloys and their welding methods through a literature review, focusing on 6000-series aluminium and laser welding. The welding consisted of 14 different welds. Aluminiums wide and expanding range of applications create a need to be able to weld different kinds of aluminium alloys in many different ways. Beam shaping and beam oscillation are also examined, with their effects specifically on aluminium.

The experimental part consists of welding butt joints of 4 mm thick AA6082 plates using a laser with beam shaping and oscillation, using different ring beam powers, scanning amplitudes and frequencies. The welded specimens cross sections were examined for weld defects, as well as their tensile strength tested.

The results of the use of beam shaping and oscillation are consistent with the literature research. The experimental results demonstrate how differently the scanning frequency can affect the weld seam depending on the other welding parameters. With the right scanning parameters, the beam oscillation improved the tensile strength of the welded specimens and reduced the welding defects found in the cross-section of the welds. The right scanning frequency increased a samples tensile strength by 40 MPa at the best and reduced the porosity in the weld.