Laserové zváraniedeformácia je bežným problémom, keď sa na roztavenie kovu používa extrémne vysoké teplo. Zistite, ako minimalizovať deformáciu zvaru a tipy, ako to opraviť, keď sa to stane.
Laserové zváranieje výkonná technológia, ktorá využíva teplo generované laserovou technológiou na spojenie dvoch materiálov (napríklad oceľových plátov). Zváranie čelí výzve deformácie zvaru v dôsledku prirodzenej reakcie kovov na extrémne teplo. Ide o deformáciu, ktorá narúša integritu roztaveného kovu. Našťastie existujú spôsoby, ako minimalizovať skreslenie implementáciou parametrov procesu zvárania.
V tomto článku sa zameriame na to, čo je skreslenie zvárania, čo ho spôsobuje a ako minimalizovať jeho účinky. Nájdete tu aj účinné tipy, ktoré vám pomôžu pri riešení dôsledkov deformácie zvárania.
čo jelaserové zváraniedeformácia?
Deformácia alebo deformácia zvaru zahŕňa zmeny tvaru a veľkosti kovovej konštrukcie. Ide o prirodzený efekt zvárania. Keď sú kovyzvárané laserom, sú vystavené extrémne vysokému teplu, ktoré spôsobuje ich topenie. To spôsobí, že sa materiál roztiahne.
Keď sa roztavený kov ochladí na izbovú teplotu, stuhne a začne sa zmršťovať. Toto je zvyškové napätie. Ak je zahrievanie lokalizované a zvyšok kovového povrchu nie je zahrievaný, nerozťahuje sa ani nezmršťuje rovnakým spôsobom. To spôsobuje skreslenie.
Materiály, ktoré sa po zváraní ľahko deformujú
Ak chcete zistiť, prečo je materiál náchylný na skreslenie zváraním, musíte pochopiť vlastnosti, ktoré ovplyvňujú skreslenie. Niektoré materiály sú náchylnejšie na deformáciu v dôsledku fyzikálnych aj mechanických vlastností.
1. Fyzikálne vlastnosti sú mierou tepelnej rozťažnosti a tepelnej vodivosti.
Tepelná rozťažnosť je pohyb kovu, keď sa pri zahrievaní rozťahuje a pri ochladzovaní sťahuje. Ak je koeficient vysoký, materiál sa ľahšie rozťahuje a zmršťuje – takže sa bude viac krútiť.
Na druhej strane tepelná vodivosť meria tok tepla pozdĺž materiálu. Vysoká tepelná vodivosť odvádza teplo rýchlejšie. Pretože prítomnosť tepla môže spôsobiť ľahkú deformáciu materiálov, nízka vodivosť zvyšuje možnosť deformácie počas zvárania.
2. Z hľadiska mechanických vlastností je potrebné zvážiť dva faktory, medzu klzu a modul pružnosti.
Medza klzu sa vzťahuje na to, koľko tlaku môže materiál vydržať v reakcii na vonkajšie sily. Preto materiály s vyššou medzou klzu majú vyššie zvyškové napätia a tým sa ľahšie deformujú.
Modul pružnosti sa vzťahuje na schopnosť materiálu expandovať a zmršťovať sa. Vyšší modul pružnosti znamená, že materiál má väčšiu schopnosť odolávať deformácii.
Ak vezmete do úvahy tieto vlastnosti, môžete predpokladať, že ak má materiál vyšší koeficient tepelnej rozťažnosti, nižšiu tepelnú vodivosť, vyššiu medzu klzu a nižší modul pružnosti
Materiály, ktoré sa po zváraní ľahko deformujú
Pri porovnaní nehrdzavejúcej ocele s uhlíkovou oceľou môžete predpokladať, že prvá je náchylnejšia na deformáciu, pretože má vyššiu medzu klzu a koeficient tepelnej rozťažnosti, ako aj nižšiu tepelnú vodivosť.
Medzi hliníkom a meďou je hliník náchylný na deformáciu, pretože má vyšší koeficient tepelnej rozťažnosti a nižšiu tepelnú vodivosť.
Typy a príčinylaserové zváraniedeformácia
Bolo vykonaných niekoľko štúdií na identifikáciu skutočných príčin deformácie po procese laserového zvárania. Podľa štúdie 3 faktory významne ovplyvňujú výťažnosť laserového zvárania: materiál, proces a geometria.
napr.laserové zváraniedeformuje, pretože parametre zvárania sa na kovový povrch aplikujú rôznymi spôsobmi. Rýchlosť zvárania, prúd, uhol atď. sa sústredí na zvárané diely. Pri vzdialení sa od oblasti zvárania sa teplo postupne znižuje a znižujú sa aj tepelné účinky, ako je rozťažnosť kovu.
Preto možno bezpečne predpokladať, že rozťažnosť sa bude meniť v závislosti od intenzity tepla prijímaného kovom. V uvedenom príklade sa zváraná časť rozťahuje najviac, pretože prijíma najviac tepla z laserového zdroja.
Keď proces zvárania skončí, kov začne chladnúť a zmršťovať sa. Kov sa bude naďalej zmenšovať o rovnakú hodnotu, ako sa rozťahuje. Toto sa nazýva zvyškové napätie.
Ak je napätie väčšie ako medza klzu základného materiálu, môžu sa vyskytnúť dva typy napätia.
Tlakové napätie vzniká v oblasti okolo okraja základného kovu.
Napätie v ťahu K tomu dochádza, keď zmršťovaniu zahriateho kovu bráni zvyšok povrchu kovu (nezahriaty povrch).
Aby sme tomu lepšie porozumeli, je najlepšie zvážiť rôzne spôsoby, akými môže dôjsť k deformácii po dokončení zvárania.
1. Pozdĺžna deformácia
Ako už názov napovedá, k tejto deformácii dochádza pozdĺž dĺžky zváraného materiálu. Pri ochladzovaní sa zvar a oblasť okolo neho zmršťujú. V dôsledku toho sa obrobok skráti. To spôsobí, že vonkajšie okraje budú vyzerať dlhšie a stredná časť bude vyzerať oblúkovito.
Najmä ak nie je obrobok správne upevnený, deformácia bude maximálna.
2. Bočné skreslenie
Tento typ skreslenia nastáva, keď sú okraje kovu ťahané k sebe. Táto deformácia je spôsobená zmršťovaním presahujúcim expanziu, ku ktorej pôvodne došlo pri laserovom zváraní.
3. Skreslenie uhla
Skreslenie uhla nastane, keď sa uhol kovovej dosky zmení v dôsledku zmrštenia po dokončení zváracej úlohy. Okraje plechu sú na jednej strane ťahané k sebe, čím sa materiál javí ako zakrivený.
Ak zvar spája kov pod zvislým uhlom, zvislý kov sa nebude javiť rovný, ale skôr zakrivený.
4. Komplexné skreslenie
Tento typ je kombináciou zvratov diskutovaných vyššie. Vyzerá to, že sa krúti, ohýba alebo deformuje. Ide o rôzne typy ohybov a deformácií, ktoré môžu narušiť celistvosť zváraného materiálu. Bez ohľadu na to, aký silný je kov, ak laserové zváranie spôsobí jeho deformáciu, zvar zlyhá.
10 spôsobov, ako minimalizovať deformáciu zvaru
Aj keď skresleniu sa nedá vyhnúť, neznamená to, že nemôžete urobiť nič, aby ste ho minimalizovali. Rovnako ako existujú rôzne typy deformácií, existujú aj rôzne spôsoby, ako zabrániť deformácii nehrdzavejúcej ocele a iných kovov. To nemá nič spoločné s pevnosťou zvolenej ocele. Dôležitejšie je, čo robíte pred, počas a po zváračskej úlohe.
Tu je 10 rôznych nápadov na zváranie, ktoré môžete použiť.
1. Vyhnite sa nadmernému zváraniu
Zváranie veľkých plôch zvyšuje zmršťovanie, ku ktorému dochádza. To je dôvod, prečo by ste si mali naplánovať proces laserového zvárania najmä vtedy, keď potrebujete pracovať na veľkých plochách. Úprava rozmerov povrchu minimalizuje deformáciu zvárania a zvyškové napätie, čím sa predchádza plytvaniu kovom a časom.
2. Používajte prerušované zváranie
Ide o techniku, ktorá ponecháva priestor medzi zvarmi. Namiesto súvislého zvaru zvaríte palec a potom necháte priestor pre nezvarený kov pred vykonaním ďalšieho zvaru. To môže účinne znížiť deformáciu po dokončení zvárania.
3. Znížte počet prevodov
Ďalším spôsobom, ako sa vyhnúť skresleniu, je obmedziť počet prechodov v procese zvárania. Uistite sa, že stačí jedenkrát, aby ste predišli deformácii. Môžete skúsiť vykonať jeden veľký zvarový prechod namiesto niekoľkých malých zvarových prechodov. Podľa TWI väčší jediný zvar vytvára menšiu uhlovú deformáciu ako zvar vytvorený viacerými malými prechodmi
4. Zvážte miesto zvárania
Miesto zvárania je tiež dôležité. V ideálnom prípade by ste mali umiestniť zvar blízko stredu alebo neutrálnej osi materiálu. Tým sa minimalizuje skreslenie, keď sa laserový zvar začne zmršťovať, pretože dôjde k menšiemu vplyvu, keď sa zmršťovacie sily pokúsia vychýliť zo zarovnania.
5. Vyskúšajte spätnú techniku zvárania
Spätné zváranie je technika, pri ktorej je smer zvárania zľava doprava, ale segmenty zvarovej húsenice sú ukladané sprava doľava. Tým sa rozšíria okraje, kde sú umiestnené segmenty obruby, aby sa dočasne oddelil plech.
Keď je pohyb zľava doprava dokončený, pokračovanie guľôčok spôsobí, že expanzia sa po dokončení procesu zníži. Toto je efektívny spôsob, ako minimalizovať skreslenie.
6. Prednastavené zváracie diely
To bude zahŕňať určité testovanie, aby sa zabezpečilo minimálne skreslenie po dokončení zvárania. Určite predvoľbu potrebnú pre predchádzajúce zváranie, aby ste mohli odhadnúť zmršťovanie, ktoré zaznamenáte. To vám umožní vykonať úpravy, aby ste minimalizovali zmršťovanie a skreslenie.
7. Vytvorte postupnosť zvárania
Na zváranie dielov nepoužívajte iba priamku. Vytvorte plánovanú postupnosť zvárania, ktorá môže pôsobiť proti zmršťovaniu inej časti montovaného materiálu. Na základe vašich vedomostí o tom, ako sa kov zmršťuje, môžete vytvoriť sekvenciu, ktorá vyrovná reakcie, aby sa zabránilo deformácii.
8. Upevnením dielu zaistite na mieste
Ďalšou možnosťou je použiť prípravok, keď zvárate diely dohromady. To ich zaistí a zabráni ich deformácii expanziou alebo kontrakciou. Ponechajte diely na mieste, kým sa proces nedokončí. Nedostatok pohybu znižuje skreslenie.
9. Zvážte uvoľnenie tepelného napätia
Ide o technológiu, ktorá riadi ohrev a chladenie dielov spájaných zváraním. Vtedy zvýšite teplotu a regulujete namáhanie riadenia chladenia nosením počas zvárania produktu.
10. Skráťte čas zvárania
Môžete tiež skrátiť čas zvárania, aby ste znížili riziko skreslenia. To by bolo náročné, ak by ste to robili ručne. Časti, ktoré zvárate ako prvé, pred dokončením vychladnú. Ak však máte mechanizované zariadenie na zváranie, môžete skrátiť čas spracovania a udržať skreslenie na minime.