Aplicarea sudurii cu laser pe oțel inoxidabil 7

Defecte: Cauze și Soluții

Sudarea cu laser la oțel inoxidabil oferă o precizie fără egal, dar pot apărea defecte atunci când pregătirea materialului, parametrii procesului sau alimentarea cu gaz protector nu sunt complet optimizați. Spre deosebire de sudarea prin arc, bălia topită mică din sudarea cu laser se solidifică extrem de rapid, astfel că chiar și perturbări minore ale livrării energiei sau protecției pot produce defecte vizibile sau ascunse. Mai jos este prezentată o analiză detaliată a tipurilor comune de defecte, cauzele lor profunde și acțiunile corective verificate.

Porositate

· Cauză metalurgică: Bule de gaz (hidrogen, oxigen, azot) capturate în baia topită în timpul solidificării. Hidrogenul este cel mai frecvent vinovat—adesea provenind din umiditate sau hidrocarburi de pe suprafața îmbinării.

· Declanșatori specifici ai laserului:

1. Degresare necorespunzătoare (fluide de așchiere, uleiuri, reziduuri de adeziv).

2. Absorbția umidității din medii umede.

3. Turbulența gazului de protecție atrage aer ambiental.

· Soluții:

1. Curățenie: Curățați piesele cu solvent și uscați-le imediat înainte de sudare.

2. Protecție: Mențineți un flux laminar de gaz; utilizați duze mai mari sau difuzoare pentru a preveni turbulența.

3. Ajustarea parametrilor: Reduceți ușor viteza de deplasare pentru a permite gazelor să iasă înainte de solidificare; evitați o adâncime excesivă a cheilor care poate capta gaze.

Fisurare la cald (fisurare prin solidificare)

· Cauză metalurgică: Conținutul scăzut de ferită în sudurile complet austenitice duce la concentrarea impurităților la limitele de grăunte în timpul solidificării. Tensiunile de întindere datorate contracției declanșează fisuri înainte de finalizarea completă a solidificării.

· Declanșatori specifici ai laserului:

1. Viteze foarte mari de deplasare produc o solidificare îngustă, complet austenitică.

2. Fixare rigidă care restricționează contracția.

· Soluții:

1. Metalurgic: Utilizați material de adaos cu potențial mai mare de ferită (de exemplu, ER308L, ER316L) pentru a obține 3–8% ferită.

2. Gestionarea tensiunilor: Reduceți rigiditatea fixării; alternați sudurile pentru a distribui forțele de contracție.

3. Reglarea parametrilor: Evitați vitezele ultra-înalte la categoriile sensibile; ajustați focalizarea fascicolului pentru un profil de cusătură ușor mai larg.

Lipsa de sudare / Pătrundere incompletă

· Cauză metalurgică: Topire incompletă a fețelor îmbinării sau a rădăcinii datorită densității insuficiente de energie sau poziționării necorespunzătoare a fascicolului.

· Declanșatori specifici ai laserului:

1. Fascicol defocalizat din cauza poziției focale incorecte.

2. Dezechilibrare între fascicol și linia mediană a îmbinării.

3. Viteză excesivă de deplasare.

· Soluții:

1. Optică: Verificați distanța focală și poziția; verificați dacă există contaminarea obiectivului.

2. Parametri: Măriți puterea sau reduceți viteza de deplasare; reduceți amplitudinea oscilației dacă este excesivă.

3. Potrivire: Îmbunătățiți pregătirea îmbinării și asigurați-vă că distanța este <0,1 mm pentru sudurile autogene.

Subtiere / Umplere insuficientă

· Cauză metalurgică: Topirea materialului de bază la marginea sudurii fără o cantitate suficientă de metal topit care să o umple.

· Declanșatori specifici ai laserului:

1. Densitate ridicată a energiei combinată cu o deplasare rapidă, care spală metalul de la margine.

2. Poziționarea fascicolului excentric.

· Soluții:

1. Reduceți viteza de deplasare sau decalajul fascicolului pentru a îmbunătăți udarea.

2. Adăugați sârmă de adaos pentru acoperirea distanței sau modelarea cordoanelui.

3. Ajustați gazul de protecție pentru a evita un jet excesiv de plasmă care instabilizează baia de metal topit.

Instabilitatea orificiului / Împrăștiere

· Cauză metalurgică: Fluctuațiile în cavitatea de vapori (orificiu) duc la prăbușirea sau ejectarea metalului topit.

· Declanșatori specifici ai laserului:

1. Densitatea excesivă a puterii provoacă o vaporizare violentă.

2. Contaminarea creează o absorbție neuniformă.

3. Alegerea necorespunzătoare a gazului de protecție sau debitul acestuia determină un jet instabil.

· Soluții:

1. Reduceți ușor densitatea maximă a puterii; ajustați poziția focală pentru stabilitate.

2. Asigurați-vă că suprafețele sunt lipsite de oxizi și uscate.

3. Utilizați amestecuri cu heliu pentru a stabiliza orificiul în modul de pătrundere profundă.

Colorare și oxidare

· Cauză metalurgică: Cromul din oțelul inoxidabil se oxidează atunci când metalul cald este expus oxigenului, formând o colorație termică care poate reduce rezistența la coroziune.

· Declanșatori specifici ai laserului:

1. Acoperire insuficientă cu gaz protector în timpul și după sudare.

2. Temperaturi prea ridicate între treceri sau la răcire, fără protecție de urmărire.

· Soluții:

1. Măriți protecția primară cu gaz și adăugați ecrane de urmărire pentru a acoperi cordonul în răcire timp de 2–5 secunde.

2. Utilizați gaz de înaltă puritate (>99,99%).

3. Minimizați aportul de căldură menținând totodată penetrarea.

Deformare excesivă

· Cauză metalurgică: coeficientul ridicat de dilatare termică al oțelului inoxidabil amplifică chiar și mici schimbări de temperatură, generând tensiuni de contracție.

· Declanșatori specifici ai laserului:

1. Fascicul prea puternic pentru grosimea îmbinării.

2. Suduri lungi și continue fără o succesiune echilibrată.

· Soluții:

1. Reduceți aportul de căldură prin ajustarea vitezei sau puterii.

2. Sequențiați sudurile pentru a echilibra tensiunile.

3. Utilizați dispozitive cu fixare controlată care permit o expansiune limitată fără a pierde alinierea.

În sudarea cu laser la oțel inoxidabil, majoritatea defectelor provin dintr-una dintre cele patru cauze principale: contaminare, control slab al fasciculului, aport incorect de căldură sau protecție insuficientă. Porozitatea apare din cauza contaminării sau a închiderii gazelor, fisurarea la cald dintr-un control slab al feritei și o rigiditate mare, lipsa de sudură din penetrare insuficientă, subminarea din aliniere slabă a fasciculului, instabilitatea găurii cheie din cavități de vapori instabile, decolorarea din expunerea la oxigen, iar deformarea din dezechilibrul termic. Soluția este întotdeauna specifică: eliminați cauza principală, nu doar simptomul, prin abordarea preparării, parametrilor și livrării gazului de protecție.