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.

Аустенитни

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.

Примене: опрема за прераду хране, хемијски резервоари, архитектонски облоге.

Ферритни

Структура и композиција: Кубична структура са центром тела (БЦЦ) са 10,530% хрома, врло мало или нема никла. Уобичајене оцене: 409, 430.

Завариваност: умерено заваривањепосјетљиво растуће зрна и крхкости у зони која је погођена топлотом (HAZ). Мала топлотна експанзија значи мање искривљења од аустенитских квалитета.

Разматрања за ласерско заваривање: одржавање ниског улаза топлоте и брзо хлађење како би се избегли груби зрна. Метали за пуњење су често непотребни, али се могу користити за побољшање чврстоће у дебљим секцијама.

Примене: Аутомобилски издувни системи, индустријски уређаји, декоративна опрема.

Мартензитицит

Структура и састав: БЦЦ/тетрагонална структура са 11,518% хрома и већи садржај угљеника. Уобичајени степени: 410, 420, 440C.

Заваривање: Тешко је заваривати због тврдоће и крхкости. Високи ризик од хладног пуцања у ХАЗ-у.

Разматрања за ласерско заваривање: Прегревање на 150 –300℃ да би се смањили градијенти тврдоће. Користите послеваривање за враћање чврстоће. Материјали за пуњење са мањим садржајем угљеника могу помоћи да се минимизира осетљивост на пукотине.

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: Аерокосмички делови, јаке ваље, опрема за нефтохемију.

Дуплекс и супер дуплекс

Структура и састав: Приближно 50/50 аустенитске и феритске фазе, са високим бројем хрома (1932%), молибдена и азота за побољшану отпорност на корозију. Уобичајене оцене: 2205, 2507.

Завариваност: Добра завариваност, али осетљива на фазно неравнотежу, превише топлоте може довести до доминације феритне или сигма фазе, смањујући отпорност на корозију и чврстоћу.

Разматрања за заваривање ласером: коришћење 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.