تطبيق اللحام بالليزر على الفولاذ المقاوم للصدأ 7

العيوب: الأسباب والحلول

يوفر لحام الليزر للصلب المقاوم للصدأ دقة لا مثيل لها، ولكن يمكن أن تحدث عيوب عندما لا يتم تحسين إعداد المادة أو معايير العملية أو توصيل غاز الحماية بشكل كامل. وعلى عكس اللحام القوسي، فإن بركة الانصهار الصغيرة في لحام الليزر تتصلب بسرعة شديدة، لذلك يمكن لأي اضطرابات طفيفة في توصيل الطاقة أو الحماية أن تُنتج عيوباً ظاهرة أو خفية. فيما يلي تحليل مفصل لأنواع العيوب الشائعة، والأسباب الجذرية، والإصلاحات المثبتة.

مسامية

· السبب المعدني: فقاعات غازية (هيدروجين، أكسجين، نيتروجين) عالقة في بركة الصهر أثناء التصلب. الهيدروجين هو السبب الأكثر شيوعًا - وغالبًا ما يكون مصدره الرطوبة أو الهيدروكربونات على سطح الوصلة.

· مُحفِّزات محددة بالليزر:

1. إزالة الشحوم غير الكافية (سوائل القطع، الزيوت، بقايا اللصق).

2. امتصاص الرطوبة من البيئات الرطبة.

3. اضطراب غاز الحماية يؤدي إلى سحب الهواء المحيط.

· الحلول:

1. النظافة: تنظيف الأجزاء بالمذيبات وتجفيفها مباشرة قبل اللحام.

2. الحماية: الحفاظ على تدفق الغاز الطبقي؛ واستخدام فوهات أكبر أو موزعات لمنع الاضطراب.

3. تعديل المعاملات: تقليل سرعة الحركة قليلاً للسماح للغازات بالهروب قبل التصلب؛ وتجنب عمق المفتاح المفرط الذي قد يحبس الغازات.

التشقق الساخن (التشقق أثناء التصلب)

· السبب المعدني: انخفاض محتوى الفريت في اللحامات الأوستنيتية الكاملة يؤدي إلى تركيز الشوائب عند حدود الحبيبات أثناء التصلب. وتتسبب الإجهادات الشدّية الناتجة عن الانكماش في تشققات قبل اكتمال التصلب.

· مُحفِّزات محددة بالليزر:

1. تؤدي السرع العالية جداً في الحركة إلى تصلب ضيق وأوستنيتي كامل.

2. التثبيت الصلب الذي يقيّد الانكماش.

· الحلول:

1. معدني: استخدام سلك حشو ذو إمكانية فريتية أعلى (مثل ER308L، ER316L) بهدف تحقيق نسبة فريت تتراوح بين 3–8%.

2. إدارة الإجهاد: تقليل التقييد في وسيلة التثبيت؛ وتوزيع اللحامات لتوزيع قوى الانكماش.

3. ضبط المعلمات: تجنب السرع الفائقة العالية في الدرجات الحساسة؛ وتعديل تركيز الشعاع للحصول على عرض شرائط أوسع قليلاً.

عدم اندماج / اختراق غير كامل

· السبب المعدني: انصهار غير كامل لأسطح الوصلة أو الجذر بسبب كثافة طاقة غير كافية أو وضع خاطئ للشعاع.

· مُحفِّزات محددة بالليزر:

1. شعاع غير مركّز ناتج عن موقع بؤري غير صحيح.

2. عدم محاذاة بين الشعاع وخط وسط الوصلة.

3. السرعة الزائدة أثناء الحركة.

· الحلول:

1. العناصر البصرية: تحقق من طول البؤرة والموقع؛ وتأكد من خلو العدسة من الأوساخ.

2. المعايير: زِد الطاقة أو قلل سرعة الحركة؛ وقلل سعة التذبذب إذا كانت كبيرة بشكل مفرط.

3. التركيب: حسّن تحضير الوصلة وتأكد من أن الفجوة أقل من 0.1 مم للحامات الخالية من الحشو.

الانحسر / النقص في الحشو

· السبب المعدني: انصهار معدن القاعدة عند حافة اللحام دون وجود ما يكفي من المعدن المنصهر لملء الفراغ.

· مُحفِّزات محددة بالليزر:

1. الكثافة العالية للطاقة جنبًا إلى جنب مع السرعة العالية للحركة، مما يؤدي إلى إزاحة معدن الحافة.

2. موقع الشعاع غير المتمركز.

· الحلول:

1. قلل سرعة الحركة أو انحراف الشعاع لتحسين التبليل.

2. أضف سلك الحشو لتغطية الفجوة أو تشكيل الخيط.

3. اضبط غاز الحماية لتجنب سحابة البلازما المفرطة التي تؤدي إلى عدم استقرار بركة الصهارة.

عدم استقرار الفتحة العميقة / تناثر

· السبب المعدني: التقلبات في التجويف البخاري (الفتحة العميقة) تؤدي إلى انهيار أو طرد المعدن المنصهر.

· مُحفِّزات محددة بالليزر:

1. كثافة الطاقة المفرطة تسبب تبخرًا عنيفًا.

2. التلوث يؤدي إلى امتصاص غير متساوٍ.

3. اختيار غير مناسب لغاز الحماية أو تدفق غير كافٍ يؤدي إلى سحابة غير مستقرة.

· الحلول:

1. قلل قليلاً من كثافة القدرة القصوى؛ اضبط موقع التركيز لتحقيق الاستقرار.

2. تأكد من أن الأسطح خالية من الأكاسيد وجافة.

3. استخدم خلطات الهيليوم لاستقرار الفتحة العميقة في وضع الاختراق العميق.

تغير اللون والأكسدة

· السبب المعدني: يتأكسد الكروم الموجود في الفولاذ المقاوم للصدأ عندما يتعرض المعدن الساخن للأكسجين، مما يؤدي إلى تشكل لون حراري يمكن أن يقلل من مقاومة التآكل.

· مُحفِّزات محددة بالليزر:

1. تغطية غير كافية بغاز الحماية أثناء اللحام وبعده.

2. ارتفاع درجات حرارة الانتقال أو التبريد دون حماية خلفية.

· الحلول:

1. زيادة الحماية الأولية بالغاز وإضافة دروع خلفية لتغطية الخيط المتصلب لمدة 2–5 ثوانٍ.

2. استخدم غازًا عالي النقاء (>99.99%).

3. قلل إدخال الحرارة مع الحفاظ على الاختراق.

تشوه مفرط

· السبب المعدني: إن معامل التمدد الحراري العالي للفولاذ المقاوم للصدأ يجعله حساسًا حتى للتغيرات الصغيرة في درجة الحرارة، مما يولد إجهادات انكماش.

· مُحفِّزات محددة بالليزر:

1. شعلة لحام ذات قدرة زائدة بالنسبة لسمك الوصلة.

2. لحامات طويلة ومستمرة دون تسلسل متوازن.

· الحلول:

1. قلل من إدخال الحرارة من خلال تعديل السرعة أو القدرة.

2. رتّب لحامات التسلسل لتوازن الإجهادات.

3. استخدم تثبيتات ذات تشبيك خاضع للتحكم تسمح بتمدد محدود دون فقدان المحاذاة.

في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بالليزر، تنبع معظم العيوب من واحدة من أربع أسباب جذرية: التلوث، ضعف التحكم في الشعاع، إدخال حرارة غير صحيح، أو حماية غير كافية. فالتخلخل ناتج عن التلوث أو احتجاز الغاز، والتشقق الساخن ناتج عن ضعف التحكم في الفيريت وقيود عالية، ونقص الانصهار ناتج عن اختراق غير كافٍ، والتقعر الجانبي ناتج عن سوء محاذاة الشعاع، وعدم استقرار المفتاح البخاري ناتج عن تجاويف بخارية غير مستقرة، والتلون ناتج عن التعرض للأكسجين، والتشوه ناتج عن عدم توازن حراري. والحل دائمًا يكون موجّهًا: قم بإزالة السبب الجذري، وليس فقط العرض، من خلال معالجة التحضير والمعطيات وتدفق غاز الحماية.