Aplikasi penggunaan kimpalan laser pada keluli nirkarat 1

Mengapa Mengimpal Keluli Tahan Karat dengan Laser?

Kimpalan laser menawarkan beberapa kelebihan yang menjadikannya salah satu kaedah yang paling berkesan untuk menyambung keluli tahan karat. Gabungan unik kelajuan, ketepatan, dan kesan terma yang minima memberikan keputusan yang sukar dicapai dengan kaedah kimpalan konvensional.

Kurang rintangan dan kesan kesan haba yang minima: Keluli tahan karat adalah sensitif kepada haba, dan input haba berlebihan boleh menyebabkan kebengkokan, tegasan sisa, atau perubahan warna yang tidak menarik. Sumber haba yang terumpat dalam kimpalan laser menghasilkan zon kesan haba (HAZ) yang sempit, yang secara ketara mengurangkan rintangan. Profil haba yang terkawal juga menghadkan kesan haba, mengekalkan rintangan logam terhadap kakisan dan mengurangkan atau menghilangkan keperluan pembersihan selepas pengimpalan.

Kelajuan tinggi dan mesra pengautomatan: Kerja kimpal laser boleh dilakukan pada kelajuan tinggi, menjadikannya sesuai untuk pengeluaran berjumlah tinggi. Proses ini mudah diaplikasikan ke dalam talian pengeluaran berkebolehan automatik, dengan sistem robotik memberikan kimpalan yang konsisten tanpa keletihan operator. Ini meningkatkan keluaran sambil mengekalkan kualiti.

Kepersisan yang sangat baik: Sinar laser boleh ditumpukan ke saiz titik yang sangat kecil, membolehkan penempatan kimpalan yang tepat. Ini penting apabila bekerja dengan keratan keluli tahan karat yang nipis, reka bentuk yang rumit, atau bahagian di mana ralat adalah minimum.

Senang diakses dan kimpal satu sisi: Tidak seperti sesetengah kaedah kimpal tradisional, kimpal laser biasanya hanya memerlukan akses dari satu sisi sambungan. Ini menjadikannya berharga untuk pemasangan yang kompleks atau kawasan dengan akses yang terhad.

Proses bersih: Kimpalan laser adalah proses tanpa sentuhan yang menghasilkan percikan, asap, atau pencemaran yang sangat sedikit. Ini tidak sahaja meningkatkan keselamatan dan kebersihan di lantai kilang, tetapi juga mengurangkan keperluan kemasan selepas kimpalan yang meluas.

Kimpalan laser pada keluli tahan karat menggabungkan kelajuan, ketepatan, dan input haba yang minima, menghasilkan kimpalan yang kuat dan kelihatan bersih dengan pengulangan kerja yang kurang. Keserasian kimpalan ini dengan automasi dan akses satu sisi menjadikannya pilihan ideal untuk pengeluaran secara besar-besaran dan aplikasi khusus, menawarkan kelebihan berkualiti tinggi dan berkesan dalam jangka panjang.

Keluarga Keluli Tahan Karat dan Maksudnya untuk Kimpalan

Keluli tahan karat dikelaskan ke dalam keluarga berdasarkan struktur hablur dan komposisi aloi mereka. Perbezaan ini secara langsung mempengaruhi kemampuan kimpalan, tindak balas terhadap haba, dan sifat mekanikal akhir. Dalam kimpalan laser, memahami ciri-ciri ini adalah kritikal untuk mengelakkan kecacatan seperti retakan, penyimpangan, kehilangan rintangan kakisan, atau ketidakseimbangan fasa.

Austenitik

Struktur & Komposisi: Struktur kubik berpusat pada muka (FCC), biasanya mengandungi 16–26% kromium dan 6–12% nikel. Gred termasuk 304, 316, dan 310.

Kemampuan Kimpal: Kemampuan kimpal dan keanjalan yang sangat baik, tetapi pengembangan haba yang tinggi boleh menyebabkan penyongsangan. Kekonduksian haba yang rendah juga boleh membawa kepada panas berlebihan tempatan jika parameter tidak dikawal.

Pertimbangan Kimpalan Laser: Kekalkan input haba yang rendah untuk meminimumkan rataan. Gunakan campuran gas perlindungan (contohnya, argon-helium) untuk meningkatkan penembusan dan mengurangkan pengoksidaan. Elakkan pengessensitifan dengan mengawal suhu antara lapisan dan kadar penyejukan.

Aplikasi: Peralatan pemprosesan makanan, tangki kimia, lapisan senibina.

Ferritik

Struktur & Komposisi: Struktur kubik berpusat pada badan (BCC) dengan 10.5–30% kromium, sangat sedikit atau tiada nikel. Gred biasa: 409, 430.

Kemampuan Kimpal: Kemampuan kimpal sederhana—cenderung kepada pertumbuhan biji dan pengetapan dalam zon terjejas haba (HAZ). Pengembangan haba yang rendah bermaksud kurang penyongsangan berbanding gred austenitik.

Pertimbangan Kimpalan Laser: Kekalkan kepanasan masukan yang rendah dan penyejukan yang cepat untuk mengelakkan bijih kasar. Logam pemater biasanya tidak diperlukan tetapi boleh digunakan untuk meningkatkan keliatan pada bahagian tebal.

Aplikasi: Sistem ekzos kenderaan, alat industri, hiasan tepi.

Martensitik

Struktur & Komposisi: Struktur BCC/tetragonal dengan 11.5–18% kromium dan kandungan karbon yang lebih tinggi. Gred biasa: 410, 420, 440C.

Kemampukimpalan: Lebih sukar dikimpal disebabkan oleh kekerasan dan rapuh. Risiko tinggi retak sejuk dalam HAZ.

Pertimbangan Kimpalan Laser: Pra-panaskan sehingga 150 –300℃ untuk mengurangkan kecerunan kekerasan. Gunakan pemanasan pasca-kimpal untuk memulihkan keliatan. Bahan pemater dengan kandungan karbon yang lebih rendah boleh membantu meminimumkan kepekaan retak.

Aplikasi: Bilah turbin, pisau, alat pembedahan.

Pengerasan Pemendakan (PH)

Struktur & Komposisi: Struktur martensitik atau separa-austenitik dengan unsur aloi tambahan (contoh: Cu, Al, Nb, Ti) yang membenarkan pengerasan umur. Contoh: 17-4PH.

Kemampanan: Kemampanan yang baik, tetapi sifat mekanikal bergantung kepada rawatan haba.

Pertimbangan Kimpalan Laser: Kimpal dalam keadaan dirawat penyelesaian, kemudian lakukan penuaan selepas kimpalan untuk memulihkan kekuatan. Elakkan input haba berlebihan untuk mengelakkan keterlaluan penuaan atau penyimpangan.

Aplikasi: Bahagian kapal terbang, aci berkekuatan tinggi, peralatan petrokimia.

Duplex dan Super Duplex

Struktur & Komposisi: Kira-kira 50/50 fasa austenit dan ferit, dengan kromium tinggi (19–32%), molibdenum, dan nitrogen untuk meningkatkan rintangan kakisan. Gred biasa: 2205, 2507.

Kemampanan: Kemampanan yang baik tetapi sensitif kepada ketidakseimbangan fasa—haba yang terlalu tinggi boleh menyebabkan ferit atau fasa sigma mendominasi, mengurangkan rintangan kakisan dan keliatan.

Pertimbangan Kimpalan Laser: Gunakan input haba yang terkawal dan sederhana serta kekalkan suhu antara lapisan di bawah ~150 ℃. Keaslian gas perlindungan adalah kritikal untuk mengelakkan kehilangan nitrogen.

Aplikasi: Platfom lepas pantai, loji desalinasi, peralatan pemprosesan kimia.

Setiap keluarga keluli tahan karat bertindak balas berbeza terhadap haba terumpat dari pengimpalan laser. Austenitik mudah dikimpal tetapi mudah berubah bentuk, feritik stabil tetapi berisiko pengganasan biji, martensitik memerlukan pemanasan awal dan penemperan, gred PH memerlukan penuaan selepas pengimpalan, dan jenis dwifasa memerlukan kawalan fasa yang ketat. Memilih parameter laser, logam pemateri, dan rawatan selepas pengimpalan yang betul berdasarkan keluarga tertentu memastikan pengimpalan mengekalkan kekuatan dan rintangan kakisan.