کاربرد جوشکاری لیزری بر روی فولاد ضدزنگ 7

عیوب: علل و راه‌حل‌ها

جوشکاری لیزری فولاد ضدزنگ دقت بی‌نظیری ارائه می‌دهد، اما در صورت بهینه‌سازی ناقص آماده‌سازی مواد، پارامترهای فرآیند یا تأمین گاز محافظ، همچنان ممکن است عیوبی رخ دهد. برخلاف جوشکاری قوسی، حوضچه مذاب کوچک در جوشکاری لیزری بسیار سریع متصل می‌شود، بنابراین حتی اختلالات جزئی در انتقال انرژی یا محافظت گازی می‌توانند نقص‌های مرئی یا پنهانی ایجاد کنند. در ادامه تحلیل دقیقی از انواع عیوب رایج، علل اصلی آنها و اقدامات اصلاحی اثبات‌شده ارائه شده است.

درصد خال

· علت متالورژیکی: حباب‌های گاز (هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن) که در حین انجماد درون حوضچه مذاب به دام افتاده‌اند. هیدروژن رایج‌ترین عامل است — که اغلب از رطوبت یا هیدروکربن‌های روی سطح اتصال ناشی می‌شود.

· عوامل خاص لیزر:

1. حذف چربی ناکافی (مواد روان‌کننده برش، روغن‌ها، بقایای چسب).

2. جذب رطوبت از محیط‌های مرطوب.

3. آشفتگی گاز محافظ باعث ورود هوای اطراف می‌شود.

· راه‌حل‌ها:

1. تمیزی: قطعات را قبل از جوشکاری به‌سرعت با حلال تمیز کنید و خشک نمایید.

2. محافظت: جریان لایه‌ای گاز را حفظ کنید؛ از نازل‌ها یا پخش‌کننده‌های بزرگ‌تر برای جلوگیری از آشفتگی استفاده نمایید.

3. تنظیم پارامترها: سرعت حرکت را کمی کاهش دهید تا به گازها اجازه خروج قبل از انجماد داده شود؛ از عمق بیش‌ازحد حفره کلیدی (keyhole) خودداری کنید که می‌تواند گازها را به دام بیندازد.

ترک‌خوردگی گرم (ترک‌خوردگی انجماد)

· علت متالورژیکی: محتوای فریت پایین در جوش‌های کاملاً آستنیتی باعث تمرکز ناخالصی‌ها در مرزدانه‌ها در حین انجماد می‌شود. تنش‌های کششی ناشی از انقباض، باعث ایجاد ترک می‌شوند قبل از اینکه جوش کاملاً منجمد شود.

· عوامل خاص لیزر:

1. سرعت‌های بسیار بالای حرکت، منجر به انجمادی باریک و کاملاً آستنیتی می‌شوند.

2. وسایل نگهدارنده سفت و سخت که از انقباض جلوگیری می‌کنند.

· راه‌حل‌ها:

1. متالورژیکی: از فیلر با پتانسیل فریت بالاتر (مثلاً ER308L، ER316L) استفاده کنید تا به ۳ تا ۸ درصد فریت دست یابید.

2. مدیریت تنش: محدودیت در وسایل نگهدارنده را کاهش دهید؛ جوش‌ها را به صورت پلکانی انجام دهید تا نیروهای انقباض پراکنده شوند.

3. تنظیم پارامترها: از سرعت‌های بسیار بالا در درجه‌های حساس خودداری کنید؛ نقطه کانونی پرتو را تنظیم کنید تا پروفایل جوش کمی پهن‌تر شود.

عدم ادغام / نفوذ ناقص

· علت متالورژیکی: ذوب ناقص سطوح اتصال یا ریشه به دلیل چگالی انرژی ناکافی یا موقعیت‌گیری نادرست پرتو.

· عوامل خاص لیزر:

1. پرتو دِمُرکَزشده از وضعیت کانونی نادرست.

2. عدم ترازبندی بین پرتو و خط مرکزی اتصال.

3. سرعت حرکت بیش از حد.

· راه‌حل‌ها:

1. ابزارهای نوری: طول کانونی و موقعیت آن را بررسی کنید؛ آلودگی لنز را کنترل نمایید.

2. پارامترها: توان را افزایش دهید یا سرعت حرکت را کاهش دهید؛ در صورت بیش‌ازحد بودن، دامنه تاب‌خوردگی را کاهش دهید.

3. اندازه‌گیری قطعات: آماده‌سازی اتصال را بهبود بخشید و اطمینان حاصل کنید که شکاف برای جوش‌های خودجوش کمتر از 0.1 میلی‌متر باشد.

زیربردگی / پرکردن ناقص

· علت متالورژیکی: ذوب شدن فلز پایه در لبه جوش بدون پر شدن کافی توسط فلز مذاب.

· عوامل خاص لیزر:

1. چگالي انرژي بالا در کنار حرکت سريع که فلز انگشت را از بين مي برد

2. قرار دادن پرتو خارج از مرکز

· راه‌حل‌ها:

1. سرعت سفر را کاهش دهید یا برای بهبود خیس شدن پرتو حرکت دهید.

2. سیم پرکننده برای پر کردن شکاف یا شکل گیری دانه ها اضافه کنید.

3. گاز محافظ را تنظیم کنید تا از وجود یک پلاسمای بیش از حد که استقرار حوضچه ذوب شده را از بین ببرد، جلوگیری شود.

عدم ثبات حفره ی کلید / پاشیدن

· علت فلزسازی: نوسانات در حفره بخار (قفل) منجر به سقوط یا اخراج فلز ذوب شده می شود.

· عوامل خاص لیزر:

1. چگالي قدرت زيادي باعث تبخير شدني ميشه

2. آلودگی باعث جذب نامناسب می شه

3. انتخاب گاز محافظ ضعیف یا جریان ناشی از عدم ثبات فلک

· راه‌حل‌ها:

1. کمی تراکم توان اوج را کاهش دهید؛ برای پایداری، موقعیت فوکوس را تنظیم کنید.

2. اطمینان حاصل کنید که سطوح عاری از اکسید و خشک هستند.

3. از مخلوط‌های هلیوم برای پایدار کردن سوراخ کلیدی در حالت نفوذ عمیق استفاده کنید.

دیسکلره شدن و اکسیداسیون

· علت متالورژیکی: کروم موجود در فولاد ضدزنگ در صورت قرار گرفتن فلز داغ در معرض اکسیژن، اکسید شده و لایه‌ای رنگی ایجاد می‌کند که می‌تواند مقاومت در برابر خوردگی را کاهش دهد.

· عوامل خاص لیزر:

1. پوشش ناکافی گاز محافظ در حین و پس از جوشکاری.

2. دمای بین‌پاس یا دمای خنک‌کنندگی بیش از حد بالا بدون محافظت پس‌رو.

· راه‌حل‌ها:

1. محافظت اولیه را افزایش داده و محافظ‌های پس‌رو اضافه کنید تا مهره در حال خنک‌شدن را به مدت ۲ تا ۵ ثانیه پوشش دهید.

2. از گاز با خلوص بالا (>99.99%) استفاده کنید.

3. حداقل کردن ورودی حرارتی در حالی که نفوذ حفظ شده است.

تغییر شکل بیش از حد

· علت متالورژیکی: ضریب انبساط حرارتی بالای فولاد ضدزنگ، حتی تغییرات کوچک دما را تقویت می‌کند و باعث ایجاد تنش‌های انقباضی می‌شود.

· عوامل خاص لیزر:

1. پرتوی قدرتمند برای ضخامت درز جوش

2. جوش‌های بلند و پیوسته بدون توالی متعادل

· راه‌حل‌ها:

1. کاهش ورودی حرارتی از طریق تنظیم سرعت یا توان

2. رعایت توالی جوش برای تعادل تنش‌ها

3. استفاده از وسایل نگهدارنده با گیره‌های کنترل‌شده که امکان انبساط محدود را بدون از دست دادن تراز فراهم می‌کنند

در جوشکاری لیزری فولاد ضدزنگ، اکثر نقص‌ها ناشی از یکی از چهار علت اصلی زیر هستند: آلودگی، کنترل ضعیف پرتو، ورودی حرارتی نادرست یا محافظت ناکافی. تخلخل ناشی از آلودگی یا به دام افتادن گاز، ترک‌خوردگی گرم ناشی از کنترل ضعیف فریت و محدودیت بالا، عدم ادغام ناشی از نفوذ ناکافی، زیر برشی ناشی از تراز نادرست پرتو، ناپایداری حفره کلیدی ناشی از حفره‌های بخار ناپایدار، رنگ‌پریدگی ناشی از تماس با اکسیژن و تغییر شکل ناشی از عدم تعادل حرارتی است. راه‌حل همیشه هدفمند است: علت اصلی را برطرف کنید، نه فقط علامت آن را، با رسیدگی به آماده‌سازی، پارامترها و تحویل گاز محافظ.