Aplikácia laserového zvárania na nehrdzavejúcu oceľ 7

Chyby: Príčiny a riešenia

Laserové zváranie nehrdzavejúcej ocele ponúka nezrovnateľnú presnosť, ale chyby môžu napriek tomu vzniknúť, ak nie je dostatočne optimalizovaná príprava materiálu, procesné parametre alebo dodávanie ochranného plynu. Na rozdiel od oblúkového zvárania sa roztavená hmota pri laserovom zváraní tuhne extrémne rýchlo, takže aj malé poruchy v dodávaní energie alebo ochrany môžu spôsobiť viditeľné alebo skryté vady. Nižšie je podrobný prehľad bežných typov chýb, ich koreňových príčin a overených nápravných opatrení.

Poroznosť

· Metalurgická príčina: Puzdrá plynu (vodík, kyslík, dusík) zachytené v tavenine počas tuhnutia. Najčastejšou príčinou je vodík – často pochádzajúci z vlhkosti alebo uhľovodíkov na povrchu zvarového spoja.

· Spúšťače špecifické pre laser

1. Nedostatočné odmastenie (rezačské kvapaliny, oleje, zvyšky lepidla).

2. Absorpcia vlhkosti z vlhkého prostredia.

3. Turbulencia ochranného plynu nasáva okolitý vzduch.

· Riešenia:

1. Čistota: Diely pred zváraním dôkladne očistite rozpúšťadlom a vysušte.

2. Ochrana: Zabezpečte laminárny tok plynu; použite väčšie trysky alebo difúzory, aby ste zabránili turbulencii.

3. Úprava parametrov: Mierne znížte rýchlosť posunu, aby sa plynom umožnilo uniknúť pred tuhnutím; vyhýbajte sa nadmernému záberu kľúčovej diery, ktorý môže zachytávať plyny.

Horúce trhliny (trhliny pri tuhnutí)

· Metalurgická príčina: Nízky obsah feritu v plne austenitických zvaroch spôsobuje koncentráciu nečistôt na hraniciach zŕn počas tuhnutia. Ťažné napätia spôsobené smršťovaním spúšťajú trhliny ešte pred úplným tuhnutím.

· Spúšťače špecifické pre laser

1. Veľmi vysoké rýchlosti posunu vytvárajú úzke, plne austenitické tuhnutie.

2. Tuhé upínacie pomôcky, ktoré obmedzujú skracovanie.

· Riešenia:

1. Metalurgická príčina: Použite prívkový materiál s vyšším potenciálom tvorby feritu (napr. ER308L, ER316L) s cieľom dosiahnuť 3–8 % feritu.

2. Správa napätí: Znížte obmedzenie v upínacích pomôckach; striedajte zvary, aby ste rozložili sily spôsobené smršťovaním.

3. Ladenie parametrov: Vyhnite sa extrémne vysokým rýchlostiam pri citlivých triedach; upravte zaostrenie lúča pre mierne širší profil zvaru.

Nedotavenie / Neúplné prevarovanie

· Metalurgická príčina: Nedokonalé natavenie ploch zvarového spoja alebo koreňa kvôli nedostatočnej energetickej hustote alebo chybnému umiestneniu lúča.

· Spúšťače špecifické pre laser

1. Rozostrený lúč spôsobený nesprávnou polohou ohniska.

2. Nezhoda medzi lúčom a osou zvarového spoja.

3. Nadmerná rýchlosť posuvu.

· Riešenia:

1. Optika: Skontrolujte ohniskovú vzdialenosť a polohu; skontrolujte, či nie je šošetka znečistená.

2. Parametre: Zvýšte výkon alebo znížte rýchlosť posuvu; znížte amplitúdu kmitania, ak je nadmerná.

3. Príprava spoja: Vylepšite prípravu spoja a uistite sa, že medzera je < 0,1 mm pri autogénnych zvaroch.

Podrez / Nedostatočné naplnenie

· Metalurgická príčina: Tavenie základného materiálu na okraji zvaru bez dostatočného množstva roztaveného kovu, ktorý by ho vyplnil.

· Spúšťače špecifické pre laser

1. Vysoká hustota energie kombinovaná s rýchlym posuvom, čo spôsobuje odplavenie kovu na okraji.

2. Mimoosové umiestnenie lúča.

· Riešenia:

1. Znížte rýchlosť posuvu alebo posun lúča, aby ste zlepšili zmáčanie.

2. Použite prívodný drôt na premostenie medzery alebo tvarovanie zvarového hrebeňa.

3. Upravte ochranný plyn, aby ste sa vyhli nadmernému plazmovému prúdu, ktorý destabilizuje taveninu.

Nestabilita kľúčovej diery / rozstreky

· Metalurgická príčina: Kolísanie parnej dutiny (kľúčová diera) vedie k zrúteniu alebo vymršťovaniu roztaveného kovu.

· Spúšťače špecifické pre laser

1. Nadmerná hustota výkonu spôsobuje násilné odparovanie.

2. Znečistenie spôsobuje nerovnomerné absorbovanie.

3. Nevhodná voľba ochranného plynu alebo jeho prietok spôsobujúce nestabilný prúd.

· Riešenia:

1. Mierne znížte špičkovú hustotu výkonu; upravte polohu ohniska pre stabilitu.

2. Zabezpečte, aby povrchy boli bez oxidov a suché.

3. Použite zmesi s héliom na stabilizáciu kľúčovej diery v režime hlbokého prenikania.

Zmena farby a oxidácia

· Metalurgická príčina: Chróm v nehrdzavejúcej ocele sa pri zahriatí kovu a kontakte s kyslíkom oxiduje, čím vzniká farebný nábeh tepelnej tieni, ktorý môže znížiť odolnosť voči korózii.

· Spúšťače špecifické pre laser

1. Nedostatočné krytie ochranným plynom počas a po zváraní.

2. Príliš vysoké teploty medzi jednotlivými vrstvami alebo pri chladení bez ochrany zozadu.

· Riešenia:

1. Zvýšte primárne krytie plynom a pridajte ochranné štítky zozadu, ktoré zakryjú chladiacu zvarovú linku po dobu 2–5 sekúnd.

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

3. Minimalizujte tepelný príkon pri zachovaní dostatočného prevaru.

Excesívna deformácia

· Metalurgická príčina: Vysoký koeficient tepelnej rozťažnosti nehrdzavejúcej ocele zosilňuje aj malé zmeny teploty, čo spôsobuje napätia spôsobené smršťovaním.

· Spúšťače špecifické pre laser

1. Príliš vysoký výkon lúča vzhľadom na hrúbku spoja.

2. Dlhé, nepretržité zvary bez vyváženého postupu.

· Riešenia:

1. Znížte tepelný príkon úpravou rýchlosti alebo výkonu.

2. Uskutočňujte zváranie v poradí, ktoré vyrovnáva napätia.

3. Používajte upínacie prípravky s kontrolovaným upnutím, ktoré umožňujú obmedzené rozťahovanie bez straty zarovnania.

Pri laserovom zváraní nerezovej ocele väčšina chýb pochádza z jednej zo štyroch základných príčin: kontaminácia, zlé riadenie lúča, nesprávny tepelný príkon alebo nedostatočné krytie. Pórovitosť vzniká kontamináciou alebo zachytením plynu, horúce trhliny v dôsledku zlého riadenia feritu a vysokého obmedzenia, nedostatočné zliatie sa pre nedostatočnú penetráciu, podrezanie kvôli zlému zarovnaniu lúča, nestabilita kľúčovej diery spôsobená nestabilnými parnými dutinami, sfarbenie v dôsledku expozície kyslíkom a deformácie spôsobené tepelnou nerovnováhou. Riešenie je vždy cieľavedome zamerané: odstráňte základnú príčinu, nie len príznak, a to tým, že sa zameriate na prípravu, parametre a dodávku krycieho plynu.