Примена ласерског заваривања на нерђајућем челику 1

Зашто користити лазерско заваривање нерђајућег челика?

Лазерско заваривање нуди неколико предности које га чине једном од најефикаснијих метода за спајање нерђајућег челика. Нјегова јединствена комбинација брзине, прецизности и минималног топлотног утицаја омогућава резултате које је тешко постићи конвенционалним методама заваривања.

Ниска деформација и минимално обојење од топлоте: Нерђајући челик је осетљив на топлоту, а претерани топлотни унос може изазвати изобличења, остатне напетости или непријатно обојење. Концентрисани извор топлоте код лазерског заваривања ствара уски топлотно утицајну зону (HAZ), што значајно смањује деформације. Контролисани топлотни профил такође ограничава обојење од топлоте, чиме се очувава отпорност метала на корозију и смањује или елиминише чишћење након заваривања.

Висока брзина и пријатељство према аутоматизацији: Ласерско заваривање се може изводити на високим брзинама кретања, чиме је идеално за производњу у великим серијама. Процес се лако интегрише у аутоматизоване производне линије, где роботски системи обезбеђују сталне заваре без умора оператора. То побољшава капацитет производње, али и одржава квалитет.

Изузетна прецизност: Ласерски сноп се може фокусирати на веома мали пречник, чиме се омогућава прецизно позиционирање завара. То је од посебне важности при раду са танким деловима од нерђајућег челика, комплексним дизајнима или деловима где је дозвољена грешка минимална.

Приступ и заваривање са једне стране: За разлику од неких традиционалних метода заваривања, ласерско заваривање често захтева приступ само са једне стране споја. То га чини вредним за комплексне склопове или области са ограниченим приступом.

Чист процес: Ласерско заваривање је процес без контакта који производи минималну количину браке, испарења или загађења. Ово побољшава безбедност и чистоћу на производној површини, али и смањује потребу за детаљним завршним обрадама након заваривања.

Ласерско заваривање нерђајућег челика комбинује брзину, прецизност и минимални унос топлоте, чиме се постижу јаки, визуелно чисти завари са смањеним радовима на поправци. Његова компатибилност са аутоматизацијом и приступ са једне стране чине га идеалним избором како за масовну производњу, тако и за специјализоване примене, нудећи дугорочне предности у квалитету и ефикасности.

Породије нерђајућег челика и њихово значење за заваривање

Нерђајући челици груписани су у породије на основу њихове кристалне структуре и састава легуре. Ове разлике директно утичу на њихову заваривост, одзив на топлоту и коначна механичка својства. При ласерском заваривању, разумевање ових карактеристика је критично да би се избегли недостаци као што су пуцање, изобличења, губитак отпорности на корозију или фазни дисбаланс.

Austenitni

Struktura i sastav: površinski centrirana kubna (FCC) struktura, uobičajeno sa 16–26% hroma i 6–12% nikelа. Čine ih čelični stepeni 304, 316 i 310.

Zavarljivost: Izvrsna zavarljivost i duktilnost, ali visoko toplotno širenje može izazvati deformacije. Niska toplotna provodljivost takođe može dovesti do lokalnog pregrejavanja ako parametri nisu pod kontrolom.

Napomene kod laserskog zavarivanja: Održavajte nizak ulaz toplote da biste smanjili izobličenja. Koristite smeše zaštitnih gasova (npr. argon-helijum) za poboljšanje prodiranja i smanjenje oksidacije. Izbegavajte osetljivost na zagrevanje kontrolisanjem temperature između prolaza i brzine hlađenja.

Primena: Oprema za preradu hrane, hemijski rezervoari, arhitektonski obloga.

Ferritni

Struktura i sastav: Telo-centrirana kubna (BCC) struktura sa 10,5–30% hroma, vrlo malo ili nikakvog nikelа. Uobičajeni čelični stepeni: 409, 430.

Zavarljivost: Umjerena zavarljivost – sklonost rastu zrna i krtosti u zoni uticaja toplote (HAZ). Nisko toplotno širenje znači manje deformacija u poređenju sa austenitnim čelicima.

Посебна обраћања при ласерском заваривању: Одржавајте низак унос топлоте и брзо хлађење да бисте избегли грубе зрна. Пунила су често непотребна, али се могу користити за побољшање отпорности у дебљим деловима.

Примена: Системи за испуштање из аутомобила, индустријска апаратура, декоративни украси.

Martensitni

Структура и састав: BCC/тетрагонална структура са 11,5–18% хрома и већим садржајем угљеника. Чести сорти: 410, 420, 440C.

Заварљивост: Теже се заварује због тврдоће и кртости. Високи ризик од хладног прслинања у ЗНА-у.

Посебна обраћања при ласерском заваривању: Предгрејте на 150 –300℃ да бисте смањили градијенте тврдоће. Користите поправку након заваривања за обнову отпорности. Пунила са нижим садржајем угљеника могу помоћи у смањењу осетљивости на прслинање.

Примена: Лопатице турбине, ножеви, хируршка инструментария.

Очвршћавање таложењем (PH)

Структура и састав: Мартензитна или полуаустенитна структура са додатним легирним елементима (нпр. Cu, Al, Nb, Ti) који омогућавају старење. Пример: 17-4PH.

Добра заварљивост, али механичка својства значајно зависе од термичке обраде.

Напомене о ласерском заваривању: Заваривање у стању растварања, а затим извођење старења након заваривања како би се обновила чврстоћа. Избегавајте претеран унос топлоте да бисте спречили престарење или изобличење.

Примене: Делови за авионску индустрију, вратила велике чврстоће, опрема за петрохемијску индустрију.

Дуплекс и супер дуплекс

Структура и састав: Приближно 50/50 аустенитних и феритних фаза, са високим садржајем хрома (19–32%), молибдена и азота за побољшану отпорност на корозију. Чести сорти: 2205, 2507.

Заварљивост: Добра заварљивост, али осетљива на дисбаланс фаза – превише топлоте може узроковати да ферит или сигма фаза доминирају, чиме се смањује отпорност на корозију и ударна везивост.

Напомене о ласерском заваривању: Користите контролисан, умерен унос топлоте и одржавајте температуру између пролазима испод ~150 ℃. Чистоћа заштитног гаса је критична да би се избегао губитак азота.

Примене: Офшор платформе, опрема за опресњавање морске воде, опрема за хемијску обраду.

Свака породица нерђајућег челика на другачији начин реагује на концентрисану топлоту ласерског заваривања. Аустенитни челици се лако заварују, али се лако деформишу, феритни су стабилни али подложни згрубљивању зрна, мартензитни захтевају предгрејавање и накнадно жарење, PH челици морају да се старију након заваривања, док дуплекс челици захтевају строгу контролу фазе. Избор правих параметара ласера, додатних метала и накнадних радњи након заваривања у складу са одређеном породицом омогућава заваре који одржавају и чврстину и отпорност на корозију.