Primjena laserskog zavarivanja na nerđajući čelik 7

Nedostaci: uzroci i rješenja

Lasersko zavarivanje nerđajućeg čelika nudi neusporedivu preciznost, ali nedostaci se još uvijek mogu pojaviti ako priprema materijala, parametri procesa ili dovod zaštitnog plina nisu u potpunosti optimizirani. Za razliku od lukičastog zavarivanja, vrlo mali rastaljeni bazen kod laserskog zavarivanja ekstremno brzo solidificira, pa čak i manji poremećaji u dostavi energije ili zaštiti mogu proizvesti vidljive ili skrivene nedostatke. Ispod slijedi detaljan pregled uobičajenih tipova nedostataka, njihovih temeljnih uzroka i provjerenih korektivnih mjera.

Poroznost

· Metalurški uzrok: Mehurici plina (vodik, kisik, dušik) zarobljeni u rastaljenoj kupci tijekom kristalizacije. Najčešći krivac je vodik — često iz vlage ili ugljikovodika na površini spoja.

· Specifični uzroci kod laserskog zavarivanja:

1. Nedovoljno uklanjanje masnoće (rezni fluidi, ulja, ostaci ljepila).

2. Upijanje vlage iz vlažnog okoliša.

3. Turbulencija zaštitnog plina uvlači okolišni zrak.

· Rješenja:

1. Čistoća: Dijelove očistiti otapalima i osušiti odmah prije zavarivanja.

2. Zaštita: Održavajte laminarni tok plina; koristite veće mlaznice ili difuzore kako biste spriječili turbulenciju.

3. Podešavanje parametara: Neznatno smanjite brzinu pomicanja kako bi plinovi mogli izaći prije kristalizacije; izbjegavajte preveliku dubinu ključačke rupe koja može zarobiti plinove.

Toplo pucanje (pucanje tijekom kristalizacije)

· Metalurški uzrok: Nizak sadržaj ferita u potpuno austenitičnim zavarima dovodi do koncentracije nečistoća na granicama zrna tijekom kristalizacije. Vlačna naprezanja od skupljanja pokreću pukotine prije potpunog stvrdnjavanja.

· Specifični uzroci kod laserskog zavarivanja:

1. Vrlo visoke brzine vožnje proizvode uski, potpuno austenitični zavar.

2. Kruta stezna oprema koja ograničava skupljanje.

· Rješenja:

1. Metalurgija: Upotrijebite dodatni materijal s većim potencijalom za ferit (npr. ER308L, ER316L) kako biste postigli 3–8% ferita.

2. Upravljanje naprezanjem: Smanjite stezanje u steznoj opremi; izmjenično izvodite zavare kako biste raspršili sile skupljanja.

3. Podešavanje parametara: Izbjegavajte ekstremno visoke brzine kod osjetljivih sorti; prilagodite fokus snopa za nešto širu profil zavara.

Nedovoljno spajanje / Nepotpuna prodirnost

· Metalurški uzrok: Nepotpuno taljenje rubova spoja ili korijena zbog nedovoljne gustoće energije ili lošeg pozicioniranja snopa.

· Specifični uzroci kod laserskog zavarivanja:

1. Defokusirani snop zbog netočnog fokusa.

2. Neusklađenost između snopa i središnje linije spoja.

3. Prevelika brzina kretanja.

· Rješenja:

1. Optika: Provjerite žarišnu duljinu i položaj; provjerite kontaminaciju leće.

2. Parametri: Povećajte snagu ili smanjite brzinu kretanja; smanjite amplitudu titranja ako je prevelika.

3. Pozicioniranje: Unaprijedite pripremu spoja i osigurajte razmak <0,1 mm za autogeni zavar.

Podrezivanje / Nedovoljno popunjavanje

· Metalurški uzrok: Topljenje osnovnog metala na rubu zavara bez dovoljno rastopljenog metala koji bi ga nadomjestio.

· Specifični uzroci kod laserskog zavarivanja:

1. Visoka gustoća energije kombinirana s brzim kretanjem, što odnosi metal s ruba.

2. Necentrirani položaj zrake.

· Rješenja:

1. Smanjite brzinu kretanja ili pomak zrake kako biste poboljšali vlaženje.

2. Dodajte dodatni žicani materijal za premošćivanje razmaka ili oblikovanje zavara.

3. Podesite zaštitni plin kako biste izbjegli prekomjernu plazmu koja destabilizira rastaljenu kupku.

Nestabilnost ključača / Prskanje

· Metalurški uzrok: Fluktuacije u parnom šupljini (ključaču) dovode do kolapsa ili izbacivanja rastaljenog metala.

· Specifični uzroci kod laserskog zavarivanja:

1. Prekomjerna gustoća snage uzrokuje nasilnu isparljivost.

2. Zagađenje uzrokuje neravnomjerno upijanje.

3. Loš izbor zaštitnog plina ili protok koji uzrokuje nestabilnu plazmu.

· Rješenja:

1. Smanjite vršnu gustoću snage; podesite fokusnu poziciju radi stabilnosti.

2. Osigurajte da su površine slobodne od oksida i suhe.

3. Koristite smjese helija za stabilizaciju ključača u načinu dubokog prodora.

Promjena boje i oksidacija

· Metalurški uzrok: krom u nerđajućem čeliku oksidira kada vrući metal bude izložen kisikuu, stvarajući toplinski nijansirani sloj koji može smanjiti otpornost na koroziju.

· Specifični uzroci kod laserskog zavarivanja:

1. Nedovoljno zaštitno plinovo pokrivanje tijekom i nakon zavarivanja.

2. Previsoke temperature između prolaza ili hlađenja bez zaštitnog plina na kraju.

· Rješenja:

1. Povećajte primarnu zaštitu plinom i dodajte zaštitne štitove kako biste pokrili ohlađivanje žice 2–5 sekundi.

2. Koristite plin visoke čistoće (>99,99%).

3. Minimizirajte ulaz topline, istovremeno osiguravajući prodor.

Prekomjerna deformacija

· Metalurški uzrok: visok koeficijent termičkog širenja nerđajućeg čelika povećava čak i male promjene temperature, proizvodeći napetosti uslijed skupljanja.

· Specifični uzroci kod laserskog zavarivanja:

1. Predimenzionirana snaga zrake za debljinu spoja.

2. Dugi, kontinuirani zavari bez uravnoteženog redoslijeda.

· Rješenja:

1. Smanjite toplinski učinak putem podešavanja brzine ili snage.

2. Zavarivajte u nizu kako biste uravnotežili napetosti.

3. Koristite stezne uređaje s kontroliranim stezanjem koji dopuštaju ograničeno proširenje bez gubitka poravnanja.

Kod laserskog zavarivanja nerđajućeg čelika, većina grešaka potječe od jednog od četiri temeljna uzroka: kontaminacije, loše kontrole zrake, netočnog toplinskog učinka ili nedovoljnog zaštitnog plina. Pora nastaju zbog kontaminacije ili zarobljenog plina, vruće pukotine zbog loše kontrole ferita i visokog ograničenja, nepotpuna fuzija zbog nedovoljne produljine, podrezivanje zbog lošeg poravnanja zrake, nestabilnost ključa zbog nestabilnih parnih šupljina, obojenje zbog izloženosti kisiku, a deformacija zbog termičke neuravnoteženosti. Rješenje je uvijek ciljano: uklonite temeljni uzrok, a ne samo simptom, tako da riješite pripremu, parametre i dovod zaštitnog plina.