Aplikace laserového svařování na nerezovou ocel 7

Vady: Příčiny a řešení

Laserové svařování nerezové oceli nabízí nevídanou přesnost, ale pokud není materiál řádně připraven, procesní parametry optimalizovány nebo správně dodáván ochranný plyn, mohou se stále objevit vady. Na rozdíl od obloukového svařování tuzný malý tavný bazén rychle tuhne, takže i minimální rušení dodávky energie či ochranného plynu může způsobit viditelné nebo skryté vady. Níže následuje podrobný přehled běžných typů vad, jejich kořenových příčin a ověřených nápravných opatření.

Porositita

· Metalurgická příčina: Plynové bubliny (vodík, kyslík, dusík) zachycené v tavenině během tuhnutí. Nejčastějším viníkem je vodík – často pocházející z vlhkosti nebo uhlovodíků na povrchu spoje.

· Specifické spouštěče u laseru:

1. Nedostatečné odmašťování (řezné kapaliny, oleje, zbytky lepidel).

2. Absorpce vlhkosti z vlhkého prostředí.

3. Turbulence ochranného plynu nasávají okolní vzduch.

· Řešení:

1. Čistota: Díly očistěte rozpouštědlem a usušte bezprostředně před svařováním.

2. Ochrana: Zajistěte laminární tok plynu; použijte větší trysky nebo difuzory, aby se zabránilo turbulenci.

3. Úprava parametrů: Mírně snižte rychlost posuvu, aby měly plyny čas uniknout před tuhnutím; vyhýbejte se nadměrné hloubce klíčové díry, která může zachytit plyny.

Horké trhliny (trhliny při tuhnutí)

· Metalurgická příčina: Nízký obsah feritu v plně austenitických svarech způsobuje koncentraci nečistot na hranicích zrn během tuhnutí. Tahová napětí způsobená smršťováním vyvolávají trhliny ještě před úplným tuhnutím.

· Specifické spouštěče u laseru:

1. Velmi vysoké rychlosti posuvu vedou k úzkému, plně austenitickému tuhnutí.

2. Tuhé upínání, které omezuje smršťování.

· Řešení:

1. Metalurgie: Použijte přídavný materiál s vyšším potenciálem feritu (např. ER308L, ER316L) pro dosažení 3–8 % feritu.

2. Správa napětí: Snížete-li upínací síly v upevnění; střídejte polohu svárů, abyste rozložili smršťovací síly.

3. Nastavení parametrů: Vyhněte se extrémně vysokým rychlostem u citlivých tříd; upravte zaostření paprsku pro mírně širší profil svarku.

Nedostatečné splynutí / Neúplné prorazení

· Metalurgická příčina: Nedokonalé roztavení ploch spoje nebo kořene kvůli nedostatečné hustotě energie nebo špatné poloze paprsku.

· Specifické spouštěče u laseru:

1. Rozostřený paprsek způsobený nesprávnou ohniskovou polohou.

2. Nesouosost mezi paprskem a osou spoje.

3. Nadměrná rychlost posuvu.

· Řešení:

1. Optika: Ověřte ohniskovou vzdálenost a polohu; zkontrolujte, zda nedošlo ke kontaminaci čočky.

2. Parametry: Zvyšte výkon nebo snižte rychlost posuvu; snižte amplitudu kmitání, pokud je nadměrná.

3. Příprava spoje: Vylepšete přípravu spoje a zajistěte mezery <0,1 mm u autogenních svarů.

Podřez / Nedostatečné naplnění

· Metalurgická příčina: Tavení základního kovu na okraji sváru bez dostatečného doplnění taveniny.

· Specifické spouštěče u laseru:

1. Vysoká hustota energie kombinovaná s vysokou rychlostí posuvu, která odplavuje kov na okraji sváru.

2. Mimoosé umístění svazku.

· Řešení:

1. Snížení rychlosti posuvu nebo posunu svazku pro zlepšení smáčení.

2. Přidejte přídavný drát pro přemostění mezery nebo tvarování sváru.

3. Upravte ochranný plyn, aby nedošlo k nadměrnému plazmovému sloupci, který destabilizuje taveninu.

Nestabilita klíčové díry / Rozstřik

· Metalurgická příčina: Kolísání parní dutiny (klíčová díra) vede ke kolapsu nebo vymrštění taveniny.

· Specifické spouštěče u laseru:

1. Nadměrná hustota výkonu způsobuje násilné odpařování.

2. Nečistoty způsobují nerovnoměrné absorbování.

3. Chybná volba nebo průtok ochranného plynu způsobující nestabilní sloupec.

· Řešení:

1. Mírně snižte špičkovou hustotu výkonu; upravte polohu ohniska pro stabilitu.

2. Zajistěte, aby povrchy byly bez oxidů a suché.

3. Použijte směsi s heliem k stabilizaci klíčové díry v režimu hlubokého průniku.

Změna barvy a oxidace

· Metalurgická příčina: Chrom ve nerezové oceli se oxiduje, když horký kov přijde do styku s kyslíkem, čímž vzniká tepelné zabarvení, které může snížit odolnost proti korozi.

· Specifické spouštěče u laseru:

1. Nedostatečné pokrytí ochranným plynem během a po svařování.

2. Příliš vysoké teploty mezi průběhy nebo chlazením bez následného ochranného plynu.

· Řešení:

1. Zvyšte primární ochranu ochranným plynem a přidejte následné štíty, které budou chránit chladnoucí svářku po dobu 2–5 sekund.

2. Použijte plyn s vysokou čistotou (>99,99 %).

3. Minimalizujte tepelný příkon při zachování dostatečného prohřátí.

Excesivní deformace

· Metalurgická příčina: Vysoký koeficient tepelné roztažnosti nerezové oceli zvětšuje i malé změny teploty, což vede ke vzniku smrštění a napětí.

· Specifické spouštěče u laseru:

1. Příliš vysoký výkon paprsku pro danou tloušťku spoje.

2. Dlouhé, nepřerušované svarové spoje bez vyvážené svařovací posloupnosti.

· Řešení:

1. Snížení tepelného přívodu pomocí úpravy rychlosti nebo výkonu.

2. Sled svarování pro vyrovnání napětí.

3. Použijte upínací zařízení s kontrolovaným upnutím, která umožňují omezenou expanzi bez ztráty zarovnání.

Při laserovém svařování nerezové oceli vznikají většina vad z jednoho ze čtyř základních důvodů: kontaminace, špatná kontrola svazku, nesprávný tepelný přívod nebo nedostatečné ochranné prostředí. Pórovitost vzniká kvůli kontaminaci nebo zachycení plynu, horké trhliny kvůli špatné kontrole feritu a vysokému omezení deformací, nedostatek slití kvůli nedostatečné penetraci, podřezání kvůli špatnému zarovnání svazku, nestabilita klíčové díry kvůli nestabilním parním dutinám, změna barvy kvůli expozici na kyslík a deformace kvůli tepelné nerovnováze. Řešení je vždy cílené: odstraňte kořenovou příčinu, nikoli pouze příznak, a to tím, že se zaměříte na přípravu, parametry a dodávku ochranného plynu.