Прилагане на лазерно заваряване върху неръждаема стомана 1

Защо да заварявате с лазер неръждаема стомана?

Лазерното заваряване предлага няколко предимства, които го правят един от най-ефективните методи за съединяване на неръждаема стомана. Неговото уникално съчетание от скорост, прецизност и минимално топлинно влияние осигурява резултати, които трудно могат да бъдат постигнати с конвенционални методи на заваряване.

Малка деформация и минимално оцветяване от топлина: Неръждаемата стомана е чувствителна към топлина, а излишният топлинен вход може да причини огъване, остатъчни напрежения или непривлекателно обезцветяване. Концентрираният източник на топлина при лазерното заваряване създава тесна зона, засегната от топлината (HAZ), което значително намалява деформацията. Контролираният топлинен профил също ограничава оцветяването от топлината, запазвайки корозионната устойчивост на метала и намалявайки или напълно елиминирайки почистването след заваряването.

Висока скорост и съвместимост с автоматизацията: Лазерното заваряване може да се извършва с високи скорости на придвижване, което го прави идеално за производство в големи обеми. Процесът лесно се интегрира в автоматизирани производствени линии, като роботизираните системи осигуряват постоянство на заварките без умора на оператора. Това подобрява продуктивността, като същевременно запазва качеството.

Изключителна прецизност: Лазерният лъч може да бъде фокусиран до много малък размер на точката, което позволява прецизно позициониране на заварките. Това е от съществено значение при работа с тънки стоманени съставки, сложни дизайни или детайли, където допускът за грешка е минимален.

Достъп и едностранно заваряване: За разлика от някои традиционни методи на заваряване, лазерното заваряване често изисква достъп само от едната страна на съединението. Това го прави ценен за сложни сглобки или зони с ограничен достъп.

Чист процес: Лазерното заваряване е безконтактен процес, който произвежда минимално разпръскване, дим или замърсяване. Това не само подобрява безопасността и чистотата на работната зона, но и намалява необходимостта от обстойна довършваща обработка след заваряването.

Лазерното заваряване на неръждяваща стомана комбинира скорост, прецизност и минимален топлинен вход, което води до здрави, визуално чисти завари с намален обем работа отново. Неговата съвместимост с автоматизация и достъп от една страна го прави идеален избор както за масово производство, така и за специализирани приложения, като осигурява дългосрочни придобивки в качеството и ефективността.

Групи неръждяващи стомани и какво означават те за заваряването

Неръждяващите стомани се групират в семейства въз основа на тяхната кристална структура и сплавен състав. Тези разлики директно влияят на тяхната заваряемост, отговор на топлина и крайни механични свойства. При лазерното заваряване разбирането на тези характеристики е критично, за да се избегнат дефекти като пукнатини, деформации, загуба на корозионна устойчивост или фазов дисбаланс.

Аустенитен

Структура и състав: Плътно уплътнена кубична структура (FCC), обикновено съдържаща 16–26% хром и 6–12% никел. Марки включват 304, 316 и 310.

Заваряемост: Отлична заваряемост и пластичност, но високото топлинно разширение може да причини деформация. Ниската топлопроводимост също може да доведе до локално прегряване, ако параметрите не се контролират.

Препоръки при лазерно заваряване: Поддържайте нисък топлинен вход, за да се минимизира деформацията. Използвайте смеси от защитни газове (напр. аргон-хелий), за да се подобши проникването и да се намали оксидацията. Избягвайте сенсибилизация чрез контрол на температурата между преминаванията и скоростта на охлаждане.

Приложения: Оборудване за хранителна промишленост, химически съдове, архитектурни обвивки.

Ферритен

Структура и състав: Телесно центрирана кубична структура (BCC) с 10.5–30% хром, много малко или никакъв никел. Чести марки: 409, 430.

Заваряемост: Средна заваряемост – склонност към растеж на зърната и охруптяване в зоната с термичен въздействие (HAZ). Ниското топлинно разширение означава по-малко деформации в сравнение с аустенитните марки.

Препоръки за лазерно заваряване: Поддържайте нисък топлинен вход и бързо охлаждане, за да се избегнат големи кристали. Пълнежните метали често са ненужни, но могат да се използват за подобряване на якостта при дебели сечения.

Приложения: Автомобилни изпускателни системи, индустриални уреди, декоративни детайли.

Мартенситен

Структура и състав: BCC/тетрагонална структура с 11,5–18% хром и по-високо съдържание на въглерод. Чести марки: 410, 420, 440C.

Заваряемост: По-трудно заваряване поради твърдост и крехкост. Висок риск от студени пукнатини в зоната с термично влияние.

Препоръки за лазерно заваряване: Предварително загрейте до 150 –300℃ за намаляване на градиентите на твърдост. Използвайте отпускане след заваряване, за да се възстанови якостта. Пълнежни материали с по-ниско съдържание на въглерод могат да помогнат за намаляване на чувствителността към пукнатини.

Приложения: Търбинни лопатки, ножове, хирургически инструменти.

Затвърдяване чрез утаяване (PH)

Структура и състав: Мартенситна или полу-аустенитна структура с допълнителни сплавни елементи (напр. Cu, Al, Nb, Ti), които позволяват възрастово затвърдяване. Пример: 17-4PH.

Добро заваряемост, но механичните свойства силно зависят от термичната обработка.

Препоръки за лазерно заваряване: Заварявайте в състояние на обработка с разтвор, след което извършете стареене след заваряването, за да се възстанови якостта. Избягвайте излишен топлинен вход, за да се предотврати прекомерно стареене или деформация.

Приложения: Част от авиационни компоненти, високоякостни вали, петрохимично оборудване.

Дуплексни и свръх дуплексни сплави

Структура и състав: Приблизително 50/50 аустенитна и феритна фаза, с високо съдържание на хром (19–32%), молибден и азот за подобрена корозионна устойчивост. Чести марки: 2205, 2507.

Заваряемост: Добра заваряемост, но чувствителна към дисбаланс на фазите – прекалено много топлина може да доведе до преобладаване на ферита или сигма фазата, което намалява корозионната устойчивост и якостта.

Препоръки за лазерно заваряване: Използвайте контролиран, умерен топлинен вход и поддържайте температурата между преминаванията под ~150 ℃. Чистотата на защитния газ е критична, за да се избегне загубата на азот.

Приложения: Офшорни платформи, опреснителни заводи, оборудване за химична обработка.

Всяко семейство от неръждаема стомана отговаря по различен начин на концентрираната топлина при лазерно заваряване. Аустенитните се заваряват лесно, но лесно се деформират, феритните са стабилни, но с риск от укрупняване на зърната, мартенситните изискват предварително загряване и отпускане, PH класовете се нуждаят от стареене след заваряване, а дуплексните изискват строг контрол на фазите. Изборът на правилни лазерни параметри, добавъчни метали и обработка след заваряване въз основа на конкретното семейство осигурява заварки, които запазват якостта и устойчивостта на корозия.