Applikation av lasersvetsning på rostfritt stål 2

Tillämpning av laserlödning på rostfritt stål

Grundläggande om lasersvetsning

Att förstå grunderna i lasersvetsning är avgörande för att skapa starka och enhetliga svetsar i rostfritt stål. Processen är beroende av noggrant kontrollerade parametrar som avgör hur djupt svetsen går, svetsbredden och storleken på värmepåverkanszonen. Följande begrepp förklarar hur en laser växelverkar med rostfritt stål och hur olika inställningar påverkar resultatet.

Lednings- och nyckelhålsmod

Ledningsmod: Laserenergin smälter metallytan, och värmen sprids genom materialet huvudsakligen via värmeledning. Detta skapar grunt, brett svetsar med minimal avdunstning – idealiskt för tunna sektioner, låg värmepåverkan och kosmetiska svetsar.

Nyckelhålsmod: Vid högre effekttäthet avdunstar lasern metallen vid strålets fokuspunkt och skapar en liten hålighet (nyckelhål). Strålen tränger djupt ner, vilket möjliggör smala, djupa svetsar i tjockare sektioner. Denna mod erbjuder maximal penetration men kräver exakt kontroll för att undvika porer och instabilitet.

Kontinuerlig våg (CW) mot pulserande

Kontinuerlig våg (CW): Levererar stadig, outavbruten effekt. Idealisk för långa, kontinuerliga sömmar där hastighet och konsekvent penetration är prioritet – vanligt i automatiserade produktionslinjer.

Pulserande: Levererar energi i kontrollerade stötar. Användbar för värmeempfindliga delar, detaljarbete eller punktsvetsning. Pulserande svetsning minskar deformation och värmefärgning, vilket gör den lämplig för precisionsmontering och tunna rostfria komponenter.

Strålkvalitet, fläckstorlek och energi per längdenhet

Strålkvalitet: Högre strålkvalitet (mätt med M²) ger en mindre och mer fokuserad fläck, vilket möjliggör finare svetsar och djupare penetration vid lägre effekt.

Fläckstorlek: Mindre fläckar ökar energitätheten, vilket förbättrar penetrationen. Större fläckar sprider värmen, vilket minskar risken för bränning igenom tunna material.

Energi per längdenhet: Balansen mellan laserperformance och körhastighet bestämmer den totala energitillförseln. För mycket energi orsakar förvrängning och en stor HAZ-zon (värmepåverkad zon); för lite ger svag eller ofullständig smältning.

Oscillering och avlänkningsoptik

Oscillerande svetsning: Innebär att laserstrålen svänger i små mönster medan den rör sig längs sömmen. Förbättrar gapsprånget, minskar känsligheten för justering och kan skapa bredare, mer toleranta svetsnävar.

Avlänkningsoptik: Använder speglar eller galvanometrar för att röra laserstrålen med hög hastighet över arbetsstycket. Möjliggör snabba mönsterbyten, flera svetstippar och integrering med automatisering. De är särskilt värdefulla i massproduktion och komplexa geometrier.

Lasersvetsningens prestanda beror på hur du kontrollerar stråle-material-interaktionen. Ledningsmod är lämplig för fina, grunt svetsade leder, medan nyckelhålsmod möjliggör djup penetration. Kontinuerlig våg (CW) erbjuder hög hastighet och konsekvens, medan pulserad mod ger bättre värmekontroll i känsliga komponenter. Strålkvalitet och fläckstorlek bestämmer energitätheten, och det är avgörande att anpassa energi per längdenhet till leden för att uppnå hög styrka utan deformation. Avancerade tekniker som vicklande svetsning och skanningsoptik utökar flexibiliteten och gör lasersvetsning till ett mångsidigt verktyg för rostfri ståltillverkning inom många industrier.

Ledsdesign och monteringsregler

Vid lasersvetsning har fogdesign och passningsnoggrannhet en direkt påverkan på svetskvaliteten, genomsjöngningen och utseendet. Till skillnad från vissa ljusbågsvetsningsprocesser är toleransen för stora mellanrum eller felställning mindre vid lasersvetsning på grund av den smala strålen och den lilla smältzonen. Att välja rätt fogtyp, förbereda kanterna korrekt och säkerställa exakt passning är avgörande för att uppnå starka, felfria svetsar i rostfritt stål.

Stumsömmar

Beskrivning: Två delar som är riktade i samma plan och som är förenade längs sina kanter.

Överväganden vid lasersvetsning: Fungerar bäst med minimal eller ingen glipa (<0,1 mm för tunna sektioner). Kräver noggrann kantförberedelse för att undvika ofullständig smältning. Nyckelhålsmod används ofta för tjockare sektioner.

Tillämpningar: Plåtdelar, tryckkärl, rör.

Lapsömmar

Beskrivning: En del överlappar en annan, och lasern tränger igenom den övre lagren och in i den undre.

Laser Svetsöverväganden: Effektiv för att sammanfoga olika tjocklekar. Överlappningen bör vara jämn och ytorna måste vara rena för att förhindra inneslutna föroreningar. Lätt defokus kan förbättra penetrationens jämnhet.

Tillämpningar: Karosseriplattor, höljen, tunna strukturmonteringar.

Förhållningsnävar

Beskrivning: Delar som sammanfogas i en vinkel, vanligtvis 90°, där svetsmetallen deponeras i hörnet.

Laser Svetsöverväganden: Idealisk för automatisering men kräver exakt fogsammanställning. Kantavrundning kan förbättra stråltillgången i trånga hörn. Svängande svetsning kan hjälpa till att fylla fogjämnt.

Tillämpningar: Ramar, fästen, lådstrukturer.

Kanter och Hörn

Beskrivning: Inkluderar hörnfogar och kantsvetsar, där strålen smälter material vid gränsen.

Laserlödning överväganden: Särskilt känslig för justeringsfel. Låg värmepåverkan minimerar deformation, men noggrann fixering krävs för att behålla geometrin. Används ofta för dekorativa rostfria ståldelar på grund av rena, synliga sömmar.

Fasningar och förberedelser

Beskrivning: Fasade eller förberedda kanter som tillåter djupare penetration eller anpassning av tillsatsmaterial.

Laserlödning överväganden: Vanligt vid tjockare rostfria ståldelar där endast en löpning krävs för fullgott genomsmältning. Fasningsvinkel och rotavstånd måste vara konstanta; en alltför stor fas kan minska sömmens effektivitet.

Punktsvetsning

Beskrivning: Små, tillfälliga svetsar som håller delarna i rätt position innan slutgiltig svetsning.

Laserlödning överväganden: Förhindrar delarnas rörelse under svetsningen och minimerar variationer i mellanrum. Laserpunktsvetsar är snabba, ger låg deformation och är lätta att automatisera. Avståndet mellan punktsvetsarna bör anpassas efter materialtjocklek och ledfogens styvhet.

Laserlödning kräver tät passning och konsekvent förberedelse av leder eftersom processen skapar en liten smältbad med liten tolerans för mellanrum eller missjustering. Ändtätningar kräver nästan perfekt kantkontakt, överlappsfogar behöver rena ytor att överlappa på, och vinkellötningar gynnas av exakt åtkomst till hörnen. Kanter, hörn och faser måste vara konsekventa för fullgående penetration, och punktsvetsning säkerställer att delarna förblir rätt inställda under höghastighetslödning. Genom att följa dessa regler för leddesign och passning blir svetsar i rostfritt stål starka, noggranna och visuellt rena.