Lāzera metināšanakropļojumi ir izplatīta problēma, ja metāla kausēšanai tiek izmantots ārkārtīgi liels karstums. Uzziniet, kā samazināt metināšanas kropļojumus, un padomus, kā tos novērst, kad tas notiek.
Lāzera metināšanair jaudīga tehnoloģija, kas izmanto lāzertehnoloģijas radīto siltumu, lai sakausētu divus materiālus (piemēram, tērauda plāksnes). Metināšana saskaras ar metināšanas deformācijas izaicinājumu metālu dabiskās reakcijas dēļ uz ārkārtēju karstumu. Tā ir deformācija, kas apdraud izkausētā metāla integritāti. Par laimi, ir veidi, kā samazināt kropļojumus, ieviešot metināšanas procesa parametrus.
Šajā rakstā mēs pievērsīsimies tam, kas ir metināšanas traucējumi, kas tos izraisa un kā tos samazināt līdz minimumam. Jūs atradīsiet arī efektīvus padomus, kas palīdzēs novērst metināšanas traucējumu radītās sekas.
Kas irlāzera metināšanadeformācija?
Metinājuma deformācija jeb deformācija ietver metāla konstrukcijas formas un izmēra izmaiņas. Tas ir dabisks metināšanas efekts. Kad metāli irlāzermetināts, tie tiek pakļauti ārkārtīgi lielam karstumam, kas izraisa to kušanu. Tas izraisa materiāla paplašināšanos.
Kad izkausētais metāls atdziest līdz istabas temperatūrai, tas sacietē un sāk sarukt. Tas ir atlikušais stress. Ja apkure ir lokalizēta un pārējā metāla virsma netiek uzkarsēta, tā tāpat neizplešas un nesaraujas. Tas izraisa izkropļojumus.
Materiāli, kas pēc metināšanas viegli deformējas
Lai noteiktu, kāpēc materiāls ir jutīgs pret metināšanas kropļojumiem, jums ir jāsaprot īpašības, kas ietekmē kropļojumus. Daži materiāli ir vairāk pakļauti deformācijai gan fizikālo, gan mehānisko īpašību dēļ.
1. Fizikālās īpašības ir siltuma izplešanās un siltumvadītspējas rādītāji.
Termiskā izplešanās ir metāla kustība, kad tas karsējot izplešas un atdzesējot saraujas. Ja ir augsts koeficients, materiāls vieglāk izplešas un saraujas – tātad vairāk griezīsies.
No otras puses, siltumvadītspēja mēra siltuma plūsmu gar materiālu. Augsta siltumvadītspēja ātrāk izkliedē siltumu. Tā kā siltuma klātbūtne var izraisīt materiālu vieglu deformāciju, zema vadītspēja palielina deformācijas iespējamību metināšanas laikā.
2. Runājot par mehāniskajām īpašībām, jāņem vērā divi faktori, tecēšanas robeža un elastības modulis. )
Izneses spēks attiecas uz to, cik lielu spiedienu materiāls var izturēt, reaģējot uz ārējiem spēkiem. Tāpēc materiāliem ar lielāku tecēšanas robežu ir augstāki atlikušie spriegumi un tādējādi tie vieglāk deformējas.
Elastības modulis attiecas uz materiāla spēju paplašināties un sarauties. Augstāks elastības modulis nozīmē, ka materiālam ir lielāka spēja izturēt deformāciju.
Ņemot vērā šīs īpašības, var pieņemt, ka materiālam ir augstāks termiskās izplešanās koeficients, zemāka siltumvadītspēja, lielāka tecēšanas robeža un zemāks elastības modulis.
Materiāli, kas pēc metināšanas viegli deformējas
Salīdzinot nerūsējošo tēraudu ar oglekļa tēraudu, var pieņemt, ka pirmais ir vairāk pakļauts deformācijai, jo tam ir augstāka tecēšanas robeža un siltuma izplešanās koeficients, kā arī zemāka siltumvadītspēja.
Starp alumīniju un varu pirmais ir pakļauts deformācijai, jo tam ir augstāks tecēšanas robežas termiskās izplešanās koeficients un zemāka siltumvadītspēja.
Veidi un cēloņilāzera metināšanadeformācija
Ir veikti vairāki pētījumi, lai noskaidrotu patiesos deformācijas cēloņus pēc lāzermetināšanas procesa. Saskaņā ar pētījumu, 3 faktori būtiski ietekmē lāzermetināšanas iznākumu: materiāls, process un ģeometrija.
Piemēram,lāzera metināšanadeformējas, jo metināšanas parametri tiek pielietoti metāla virsmai dažādos veidos. Metināšanas ātrums, strāva, leņķis utt. tiks koncentrēti uz metināmajām daļām. Attālinoties no metināšanas zonas, siltums pakāpeniski samazinās un samazinās arī termiskie efekti, piemēram, metāla izplešanās.
Tāpēc var droši pieņemt, ka izplešanās mainīsies atkarībā no metāla saņemtā siltuma intensitātes. Dotajā piemērā metinātā daļa izplešas visvairāk, jo tā saņem visvairāk siltuma no lāzera avota.
Kad metināšanas process beidzas, metāls sāks atdzist un sarukt. Metāls turpinās sarukt par tādu pašu apjomu, kad tas izplešas. To sauc par atlikušo stresu.
Ja spriegums ir lielāks par pamatmateriāla tecēšanas robežu, var rasties divu veidu spriegums.
Spiedes spriegums rodas apgabalā ap pamatmetāla malu.
Stiepes spriegums Tas rodas, ja sakarsēta metāla kontrakcijai pretojas pārējā metāla virsma (neapsildītā virsma).
Lai to labāk izprastu, vislabāk ir apsvērt dažādus deformācijas veidus, kad metināšana ir pabeigta.
1. Gareniskā deformācija
Kā norāda nosaukums, šī deformācija notiek visā metināmā materiāla garumā. Tam atdziestot, metinātā šuve un apkārtne tai saraujas. Tā rezultātā sagatave kļūs īsāka. Tādējādi ārējās malas izskatās garākas un vidusdaļa izskatās izliekta.
Īpaši, ja sagatave nav pareizi nostiprināta, deformācija būs maksimāla.
2. Sānu deformācija
Šāda veida izkropļojumi rodas, ja metāla malas tiek vilktas viena pret otru. Šo deformāciju izraisa saraušanās, kas pārsniedz izplešanos, kas sākotnēji radās lāzermetināšanas laikā.
3. Leņķa deformācija
Leņķa kropļojumi rodas, ja pēc metināšanas uzdevuma pabeigšanas saraušanās dēļ mainās metāla plāksnes leņķis. Metāla lokšņu malas vienā pusē tiek vilktas viena pret otru, izraisot materiāla izliekumu.
Ja metinājuma šuve savienojas ar metālu vertikālā leņķī, vertikālais metāls nešķitīs taisns, bet gan izliekts.
4. Komplekss kropļojums
Šis veids ir iepriekš apspriesto pagriezienu kombinācija. Šķiet, ka tas izliekas, liecas vai deformējas. Tie ir dažāda veida līkumi un deformācijas, kas var apdraudēt metinātā materiāla integritāti. Neatkarīgi no tā, cik stiprs ir metāls, ja lāzermetināšana izraisa tā deformāciju, metināšana neizdosies.
10 veidi, kā samazināt metinājuma kropļojumus
Lai gan izkropļojumi ir neizbēgami, tas nenozīmē, ka jūs neko nevarat darīt, lai tos samazinātu. Tāpat kā ir dažādi deformācijas veidi, ir arī dažādi veidi, kā novērst nerūsējošā tērauda un citu metālu deformāciju. Tam nav nekāda sakara ar izvēlētā tērauda izturību. Svarīgākais ir tas, ko jūs darāt pirms metināšanas, tā laikā un pēc tam.
Šeit ir 10 dažādas metināšanas idejas, kuras varat izmantot.
1. Izvairieties no pārmērīgas metināšanas
Lielu laukumu metināšana palielina saraušanos, kas rodas. Tāpēc jums ir jāplāno lāzermetināšanas process, jo īpaši, ja nepieciešams strādāt ar milzīgām virsmām. Virsmas izmēru regulēšana samazina metināšanas kropļojumus un atlikušos spriegumus, tādējādi izvairoties no metāla un laika tērēšanas.
2. Izmantojiet periodisku metināšanu
Tas ir paņēmiens, kas atstāj atstarpi starp metinātajām šuvēm. Nepārtrauktas metināšanas vietā jūs sametināsiet collu un pēc tam atstāsiet vietu nemetinātajam metālam, pirms veicat citu metināšanu. Tas var efektīvi samazināt deformāciju pēc metināšanas pabeigšanas.
3. Samaziniet pārskaitījumu skaitu
Vēl viens veids, kā izvairīties no izkropļojumiem, ir metināšanas procesa piegājienu skaita ierobežošana. Pārliecinieties, ka pietiek ar vienu reizi, lai izvairītos no deformācijas. Varat mēģināt veikt vienu lielu metināšanas gājienu, nevis vairākas mazas šuves. Saskaņā ar TWI, lielāka viena metinājuma šuve rada mazāku leņķisko deformāciju nekā metināšana, ko veido vairākas mazas šuves
4. Apsveriet metināšanas vietu
Svarīga ir arī metināšanas vieta. Ideālā gadījumā metinātā šuve jānovieto tuvu materiāla centram vai neitrālai asij. Tas samazinās izkropļojumus, kad lāzera metināšana sāks sarukt, jo būs mazāks sviras efekts, jo saraušanās spēki mēģina izkļūt no līdzinājuma.
5. Izmēģiniet atpakaļgaitas metināšanas tehniku
Atpakaļpakāpju metināšana ir metode, kurā metināšanas virziens ir no kreisās uz labo, bet metinājuma lodītes segmenti tiek uzklāti no labās uz kreiso pusi. To darot, tiks paplašinātas malas, kur novietoti lodīšu segmenti, lai īslaicīgi atdalītu lokšņu metālu.
Kad kustība no kreisās puses uz labo ir pabeigta, lodīšu turpināšana izraisīs izplešanās samazināšanos, kad process tiks pabeigts. Tas ir efektīvs veids, kā samazināt kropļojumus.
6. Iepriekš iestatītas metināšanas daļas
Tas ietvers dažus testus, lai nodrošinātu minimālu izkropļojumu, kad metināšana ir pabeigta. Nosakiet iepriekšējai metināšanai nepieciešamo sākotnējo iestatījumu, lai jūs varētu novērtēt saraušanos, ko pieredzēsit. Tas ļaus jums veikt pielāgojumus, lai samazinātu saraušanos un izkropļojumus.
7. Izveidojiet metināšanas secību
Detaļu metināšanai neizmantojiet tikai taisnu līniju. Izveidojiet plānotu metināšanas secību, kas var novērst citas montējamā materiāla daļas saraušanos. Pamatojoties uz savām zināšanām par to, kā metāls saraujas, varat izveidot secību, kas līdzsvaro reakcijas, lai novērstu deformāciju.
8. Nostipriniet daļu, lai to nofiksētu vietā
Vēl viena iespēja ir izmantot džigu, kad metināt detaļas kopā. Tas tos nostiprinās un neļaus tos izkropļot izplešanās vai saraušanās rezultātā. Turiet detaļas vietā, līdz process ir pabeigts. Kustību trūkums samazina kropļojumus.
9. Apsveriet termiskā stresa mazināšanu
Šī ir tehnoloģija, kas kontrolē ar metināšanas palīdzību savienoto detaļu sildīšanu un dzesēšanu. Tas ir tad, kad jūs paaugstiniet temperatūru un kontrolējat dzesēšanas vadības stresu, valkājot to izstrādājuma metināšanas laikā.
10. Saīsiniet metināšanas laiku
Varat arī saīsināt metināšanas laiku, lai samazinātu deformācijas risku. Tas būtu sarežģīti, ja to darītu manuāli. Pirmās metinātās detaļas atdzisīs, pirms tās būs pabeigtas. Tomēr, ja jums ir mehanizētas iekārtas metināšanai, varat samazināt apstrādes laiku un samazināt kropļojumus līdz minimumam.