Приложение на лазерно заваряване върху неръждаема стомана 7

Дефекти: причини и решения

Лазерното заваряване на неръждаема стомана предлага безпрецедентна прецизност, но дефекти все още могат да възникнат, когато подготовката на материала, параметрите на процеса или подаването на защитния газ не са напълно оптимизирани. За разлика от дъговото заваряване, малката разтопена вана при лазерното заваряване се затваря изключително бързо, така че дори и малки нарушения в доставката на енергия или защита могат да доведат до видими или скрити дефекти. По-долу е даден подробен преглед на често срещаните видове дефекти, техните основни причини и проверени коригиращи действия.

Порозност

· Металургична причина: Газови мехурчета (водород, кислород, азот) уловени в разтопената вана по време на затвърдяване. Водородът е най-честата причина — често идва от влага или въглеводороди на повърхността на съединението.

· Специфични причини при лазерно заваряване:

1. Недостатъчно обезмасляване (режещи течности, масла, остатъци от лепила).

2. Влагопоглъщане от влажни среди.

3. Турбуленция на защитния газ засмуква околния въздух.

· Решения:

1. Чистота: Почиствайте детайлите с разтворител и изсушавайте незабавно преди заваряване.

2. Защита: Осигурете ламинарен поток на газа; използвайте по-големи дюзи или дифузьори, за да се предотврати турбуленция.

3. Настройка на параметрите: Леко намалете скоростта на придвижване, за да позволите на газовете да излязат преди затвърдяване; избягвайте прекомерна дълбочина на кладенеца, която може да улови газове.

Горещо пукане (пукане при затвърдяване)

· Металургична причина: Ниско съдържание на ферит в напълно аустенитни заваръчни шевове води до концентрация на примеси по границите на зърната по време на затвърдяване. Опънните напрежения от свиване предизвикват пукнатини преди напълно затвърдяване.

· Специфични причини при лазерно заваряване:

1. Много високи скорости на придвижване произвеждат тесни, напълно аустенитни шевове при затвърдяване.

2. Стегнато позициониране, което ограничава свиването.

· Решения:

1. Металургично: Използвайте прът с по-висок потенциал за ферит (напр. ER308L, ER316L), за да се постигне 3–8% ферит.

2. Управление на напрежението: Намалете ограниченията в позиционирането; извършвайте заварките стъпаловидно, за да разпространите силите от свиване.

3. Настройка на параметрите: Избягвайте ултрависоки скорости при чувствителни класове; коригирайте фокуса на лъча за малко по-широк профил на шева.

Липса на сливане / непълно проникване

· Металургична причина: Непълно стопяване на повърхностите на съединението или дъното поради недостатъчна плътност на енергията или лоша позиция на лъча.

· Специфични причини при лазерно заваряване:

1. Дефокусиран лъч вследствие на неправилна фокусна позиция.

2. Несъосност между лъча и оста на съединението.

3. Твърде висока скорост на придвижване.

· Решения:

1. Оптика: Проверете фокусното разстояние и позицията; проверете за замърсяване на лещата.

2. Параметри: Увеличете мощността или намалете скоростта на придвижване; намалете амплитудата на колебания, ако е твърде голяма.

3. Подготовка на съединението: Подобрете подготовката на зоната за заваряване и осигурете зазоряване <0,1 мм за автогенни заварки.

Недостатъчно запълване / подрязване

· Металургична причина: Основният метал се стапя в края на заварката без достатъчно разтопен метал да го запълни.

· Специфични причини при лазерно заваряване:

1. Висока плътност на енергията в комбинация с бързо придвижване, което отнася метала от края.

2. Нецентрално положение на лъча.

· Решения:

1. Намалете скоростта на придвижване или офсета на лъча, за да се подобри смачкването.

2. Добавете пълнежен проводник за преминаване през зазора или формиране на валика.

3. Регулирайте защитния газ, за да избегнете прекомерно плазмено облакче, което дестабилизира разтопената вана.

Нестабилност на ключовата дупка / Пръски

· Металургична причина: Колебания в паровата кухина (ключова дупка) водят до колапс или изхвърляне на разтопен метал.

· Специфични причини при лазерно заваряване:

1. Прекомерната плътност на мощността причинява бурно изпарение.

2. Замърсяването предизвиква неравномерно поглъщане.

3. Неподходящ избор или поток на защитния газ, причиняващ нестабилно облакче.

· Решения:

1. Леко намалете пиковата плътност на мощността; регулирайте фокусното положение за стабилност.

2. Осигурете повърхности, свободни от оксиди и сухи.

3. Използвайте хелиеви смеси, за да стабилизирате ключовата дупка в режим на дълбоко проникване.

Промяна на цвета и окисление

· Металургична причина: Хромът в неръждаемата стомана се окислява, когато горещият метал бъде изложен на кислород, образувайки топлинно оцветяване, което може да намали корозионната устойчивост.

· Специфични причини при лазерно заваряване:

1. Недостатъчно покритие с защитен газ по време и след заварката.

2. Твърде висока междинна или температура на охлаждане без задна защита.

· Решения:

1. Увеличете основното защитно газово покритие и добавете задни щитове, за да покрият охлаждащия се шев в продължение на 2–5 секунди.

2. Използвайте газ с висока чистота (>99,99%).

3. Минимизирайте топлинния вход, като запазите проникването.

Прекомерна деформация

· Металургична причина: Високият коефициент на топлинно разширение на неръждаемата стомана усилва дори малки промени в температурата, което води до напрежения от свиване.

· Специфични причини при лазерно заваряване:

1. Твърде мощнът лъч за дебелината на съединението.

2. Дълги, непрекъснати заваръчни шевове без балансирана последователност.

· Решения:

1. Намалете топлинния вход чрез настройка на скоростта или мощността.

2. Последователност на заварките за балансиране на напреженията.

3. Използвайте приспособления с контролирано затегане, които позволяват ограничено разширение, без да губят подравняването.

При лазерна заварка на неръждаема стомана, повечето дефекти идват от един от четирите основни причини: замърсяване, лошо управление на лъча, неправилен топлинен вход или недостатъчно защитно газово захранване. Порестостта идва от замърсяване или улавяне на газ, горещите пукнатини – от лошо управление на ферита и висока степен на ограничение, липсата на сливане – от недостатъчна проникваемост, подрязването – от лоша подравненост на лъча, нестабилността на ключовата дупка – от нестабилни парни кухини, оцветяването – от въздействие на кислород, а деформацията – от топлинен дисбаланс. Решението винаги е насочено: премахнете основната причина, а не само симптома, като се обърне внимание на подготовката, параметрите и подаването на защитния газ.