Uporaba laserskega varjenja na nerjavnem jeklu 7

Napake: vzroki in rešitve

Laserjsko varjenje nerjavnega jekla ponuja nepremagovljivo natančnost, vendar lahko pride do napak, če materiala ne pripravimo ustrezno, če procesnih parametrov ali dovajanja zaščitnega plina ne optimiziramo popolnoma. Za razliko od loktnega varjenja se pri laserjskem varjenju majhna talina strdi izjemno hitro, zato lahko tudi manjši motnje pri dostavi energije ali zaščiti povzročijo vidne ali skrite napake. Spodaj je podrobno razdelitev pogostih vrst napak, njihovih koreninskih vzrokov ter preizkušenih ukrepov za odpravo.

Poroznost

· Metalurški vzrok: mehurčki plina (vodik, kisik, dušik), ujeti v talini med strjevanjem. Najpogostejši krivec je vodik – pogosto iz vlage ali ogljikovodikov na površini spoja.

· Značilni vzroki pri laserju:

1. Neustrezno odmaščevanje (rezalna sredstva, olja, ostanki lepila).

2. Prenašanje vlage iz vlažnega okolja.

3. Turbulentnost zaščitnega plina povleče okoljski zrak.

· Rešitve:

1. Čistost: Takoj pred varjenjem očistite dele z raztopilom in posušite.

2. Zaščita: Ohranjajte laminarni tok plina; uporabljajte večje šobe ali difuzorje, da preprečite turbulenco.

3. Prilagoditev parametrov: Nekoliko zmanjšajte hitrost premika, da plini lahko izstopijo pred strjevanjem; izogibajte se preveliki globini ključne luknje, ki lahko ujeti pline.

Toplotni razpok (razpok pri strjevanju)

· Metalurški vzrok: Nizek vsebnik ferita v popolnoma avstenitnih zvarih pusti nečistoče koncentrirane na mejah zrn med strjevanjem. Vlačne napetosti zaradi krčenja povzročijo razpoke še pred popolnim strjevanjem.

· Značilni vzroki pri laserju:

1. Zelo visoke hitrosti premika proizvedejo ozke zvarne spoje z popolnoma avstenitnim strjevanjem.

2. Trda privarovanja, ki omejuje skrčevanje.

· Rešitve:

1. Metalurgija: Uporabite dodajni material z višjim potencialom ferita (npr. ER308L, ER316L), da dosežete 3–8 % ferita.

2. Upravljanje napetosti: Zmanjšajte omejevanje v privarovanjih; izmenično izvajajte zvarjenje, da porazdelite sile krčenja.

3. Prilagoditev parametrov: Izogibajte se ekstremno visokim hitrostim pri občutljivih sortah; prilagodite fokus žarka za nekoliko širši profil zvara.

Manjka zlitje / Nepopolna prepustnost

· Metalurški vzrok: Nepopolno taljenje površin spoja ali korena zaradi premajhne gostote energije ali slabe pozicije žarka.

· Značilni vzroki pri laserju:

1. Razpršen žarek zaradi napačne fokusne lege.

2. Neuskladitev med žarkom in srednjo črto spoja.

3. Prevelika hitrost premikanja.

· Rešitve:

1. Optika: Preveri žariščno razdaljo in lego; preveri onesnaženost leče.

2. Parametri: Povečaj moč ali zmanjšaj hitrost premikanja; zmanjšaj amplitudo nihaja, če je prevelika.

3. Prileganje: Izboljšaj pripravo spoja in zagotovi režo <0,1 mm za avtogene zvarjevalne postopke.

Podrez / Nepopolno polnjenje

· Metalurški vzrok: Taljenje osnovnega kovinskega materiala na robu zvara brez zadostne količine raztaljenega kovinega materiala, ki bi ga zapolnil.

· Značilni vzroki pri laserju:

1. Visoka gostota energije v kombinaciji s hitrim premikom, kar odnese kovino na koncu.

2. Ekscentrična postavitev žarka.

· Rešitve:

1. Zmanjšajte hitrost premika ali zamik žarka za izboljšanje navlaževanja.

2. Dodajte dodajni žig za premostitev reže ali oblikovanje zvara.

3. Prilagodite zaščitni plin, da se izognete prekomernemu plazemskemu curku, ki destabilizira talino.

Nestabilnost ključne luknje / pršenje

· Metalurški vzrok: Nihanja parne votline (ključne luknje) vodijo do sesutja ali izmetavanja taline.

· Značilni vzroki pri laserju:

1. Prevelika gostota moči povzroči nasilno izhlapevanje.

2. Oprabljenost povzroča neenakomerno absorpcijo.

3. Slaba izbira ali pretok zaščitnega plina povzroča nestabilen curek.

· Rešitve:

1. Nekoliko zmanjšajte največjo gostoto moči; prilagodite fokusno točko za stabilnost.

2. Poskrbite, da so površine brez oksidov in suhe.

3. Uporabite mešanice helija za stabilizacijo ključne luknje v načinu globokega prediranja.

Sprememba barve in oksidacija

· Metalurški vzrok: krom v nerjavljivi jeklu se oksidira, ko je vroče kovino izpostavljeno kisiku, kar povzroči toplotni natek, ki lahko zmanjša odpornost proti koroziji.

· Značilni vzroki pri laserju:

1. Nezadosten obseg zaščitnega plina med in po varjenju.

2. Previsoka temperatura med sloji ali hlajevanje brez zaščite s sledenjem.

· Rešitve:

1. Povečajte primarno zaščito z zaščitnim plinom in dodajte zaščitne ščite za pokritje ohlajene žice 2–5 sekund.

2. Uporabite plin visoke čistote (>99,99 %).

3. Zmanjšajte toplotni vhod, hkrati pa ohranite prediranje.

Prevelika deformacija

· Metalografska vzročnost: visok koeficient toplotnega raztezanja nerjavnega jekla poveča celo majhne spremembe temperature, kar povzroči napetost pri strjevanju.

· Značilni vzroki pri laserju:

1. Premočan žarek za debelino spoja.

2. Dolgi, neprekinjeni varjeni šivi brez uravnoteženega zaporedja.

· Rešitve:

1. Zmanjšajte toplotni vložek s prilagoditvijo hitrosti ali moči.

2. Uporabite zaporedje varjenja za uravnoteženje napetosti.

3. Uporabite pritrdila z nadzorovanim privijanjem, ki omogočajo omejen razteg brez izgube poravnave.

Pri zavarjanju nerjavnega jekla z laserjem večina napak izhaja iz enega od štirih temeljnih vzrokov: onesnaženje, slaba kontrola žarka, napačen toplotni vnos ali neustrezno zaščitno plinjenje. Poroznost povzroča onesnaženje ali ujetje plina, vroče razpoke slaba kontrola ferita in visoka omejitev, pomanjkanje spojitve posledica je dovolj majhnega prediranja, podrez iz slabe poravnave žarka, nestabilnost ključne luknje iz nestabilnih parnih votlin, obarvanost zaradi izpostavljenosti kisiku, izkrivljanje pa zaradi toplotne neuravnoteženosti. Rešitev je vedno usmerjena: odpravite temeljni vzrok, ne le simptom, tako da boste rešili pripravo, parametre in dovajanje zaščitnega plina.