Прычыны і метады кантролю газавых пароў у швах лазернай зваркі

I. Увядзенне

Лазерная зварка мае перавагі, такія як высокая шчыльнасць энергіі, невялікая зона цеплавога ўздзеяння, добры фармірованне шва і нізкая дэфармацыя. Яна шырока выкарыстоўваецца ў вырабе тонкалямавых канструкцый, бытавой электроніцы, вытворчасці акумулятараў, медыцынскіх прыладах і аўтамабільнай прамысловасці. Аднак на практыцы пры зварцы часта ўзнікаюць дэфекты ў выглядзе парыстыкасці ўнутры або на паверхні швоў з-за суадносных эфектаў матэрыялаў, абсталявання і тэхналагічных фактараў. Гэтыя дэфекты негатыўна ўплываюць на міцнасць, шчыльнасць і вонкавы выгляд шва. Таму неабходна аналізаваць механізмы ўтварэння парыстыкасці і прапанаваць эфектыўныя меры кантролю для паляпшэння стабільнасці зваркі і якасці прадукцыі.

II. Асноўныя прычыны парыстыкасці пры зварцы

Парыстасць пры зварцы звычайна выклікаецца захопваннем газу, выпадзеннем растворанага газу ці ўтварэннем пароў матэрыяла. Галоўныя прычыны ўключаюць:

1. Загрязненне паверхні матэрыялаў

Калі зварныя паверхні змяшчаюць алей, вільгаць, іржу ці пакрыцці, яны раскладаюцца пры высокіх тэмпературах і ўтвараюць газы, якія трапляюць у расплаўленую ванну. Напрыклад:

Забрудненне алеем → утварае вуглевадародныя газы

Вільгаць → утварае H₂ і O₂

Пакрыцці → раскладаюцца на арганічныя ці неарганічныя газы

Калі расплаўленая ванна хутка затвярдзее, гэтыя газы не ўспяваюць выйсці і ўтвараюць пары.

2. Высокі змест газаў у матэрыялах

Некаторыя матэрыялы змяшчаюць павышаны ўзровень вадароду, кіслароду, азоту ці ўключэнняў, якія могуць выпадаць у асадак і ўтвараць бурбалкі пры плавленні. Напрыклад:

Алюмініевыя сплавы чулівыя да вадароду

Сталі чулівыя да кіслароду

Медныя сплавы чулівыя да азоту

Калі час расплаўленага ванна недастатковы або астуджэнне занадта хуткае, газы застаюцца ў пастрыках і ўтвараюць пары.

3. Недастатковы ці нестабільны ўвод лазернай энергіі

Калі шчыльнасць энергіі недастатковая, расплаўленая ванна становіцца мелкай з поганай рухавасцю, што ускладняе выхад газоў. Колыханні энергіі таксама могуць выклікаць няроўнамернае запячатванне расплаўленай ванны, што прыводзіць да захоплівання бульбашак.

Тыповае праяўленне ўключае:

Колыханні магутнасці лазера

Адхіленне фокусу, якое прыводзіць да зніжэння шчыльнасці магутнасці

Занадта высокая хуткасць зваркі, якая выклікае няпоўнае пранікненне

4. Няправільнае ахованае газавое абароннае атмосфера

Недастатковая абарона ці няправільны напрамак абароннага газу дазваляе паветру пранікнуць у расплаўленую ванну і выклікае газавыя рэакцыі. Занадта высокі расход газу можа выклікаць турбулентнасць або захопленне паветра.

Тыповыя праблемы ўключаюць:

Занадта моцны паток аргону, які выклікае ўтварэнне віхры

Няправільнае размяшчэнне газу, якое прыводзіць да няпоўнай абароны

Загрязненне сопла, якое выклікае парушэнне патокаў

5. Несупадзенне паміж прысадкавым матэрыялам і асноўным металам

Пры зварцы прысадкавай дроты, калі склад дроту, змесціва газу ці чыстата знаходзяцца на нізкім узроўні, могуць быць уведзеныя дадатковыя газы ці ўключэнні.

Прыклады:

Вільготны ці гіграскапічны зварачальны дрот

Паганыя ўмовы захоўвання

Недастатковае ачышчэнне дроту

III. Асноўныя небяспекі парыстасці пры зварцы

Дэфекты парыстасці ў асноўным зніжаюць якасць прадукту праз:

Змяншэнне міцнасці зварных швоў і трываласці пры вярткавым навантажэнні

Пагоршанне ўласцівасцей герметычнасці і бар'ернай функцыі

Зніжэнне якасці знешняга выгляду

Зменшаная надзейнасць у крытычных прымяненнях

У такіх галінах, як выраб абаронных карпусаў батарэй, медыцынскія прылады і герметычныя канструкцыі, прадукцыя можа быць поўнасцю адхілена праз дэфекты парыстасці.

IV. Метады кантролю дэфектаў парыстасці пры зварцы

Для паляпшэння якасці лазернай зваркі неабходна правесці аптымізацыю матэрыялаў, абсталявання, працэсаў і ўмоў асяроддзя.

1. Ужыванне належнай папярэдняй апрацоўкі паверхні

Ачыстка паверхні перад зваркай значна памяншае рызыку ўтварэння парыстасці. Агульныя метады ўключаюць:

Механічная чыстка (зачыстка, шліфоўка)

Ачыстка растворнікамі (спірт, ацэтон)

Лазерная чыстка (падыходзіць для масавага вытворчасці)

Сушка і дэвільгажэнне (асабліва для алюмініевых сплаваў)

Ключавыя вобласці ўключаюць зону зваркі і ўнутраныя кантактныя паверхні нахлёстачных злучэнняў.

2. Кантроль якасці матэрыялаў і ўмоў захоўвання

У залежнасці ад характарыстык матэрыялаў па ўдзержанні газаў:

Алюмініевыя сплавы павінны захоўвацца ў сухім стане, каб прадухіліць убіранне вільгаці

Медныя дэталі павінны быць абароненыя ад акіслення за дапамогай газу ці пакрыцця

Сталь павінна пазбягаць моцнага задзіржання і забруднення

Пры заварцы з напаўняльнай дротынай дрот павінен заставацца сухім і чыстым.

3. Аптымізаваць параметры лазернай энергіі

Правільнае адпаведнасць працэсу мае вырашальнае значэнне для выходу газу. Напрамкі аптымізацыі ўключаюць:

Павелічэнне шчыльнасці магутнасці → паляпшае пранікальнасць і падрухвасць

Змяншэнне хуткасці заваркі → павялічвае час адкрыцця расплаўленага стала

Рэгуляванне становішча фокусу → паляпшае стабільнасць расплаву

Стабілізацыя выхаду лазера → прадухіляе ваганні энергіі

Пры глыбокім пранікальным заварцы адмоўнае расфакусаванне можа паляпшыць пранікальнасць і паводзіны цякучасці.

4. Паляпшыць сістэмы абароннага газу

Аптымізацыя абароннага газу ўключае:

Выбар адпаведных газаў (напрыклад, аргон для зваркі алюмінію)

Кантроль адпаведнага расходу (падаўленне турбулентнасці)

Аптымізацыя вугла сопла і адлегласці паміж ім і вырабам

Павелічэнне аховай зоны для запабягання пранікненню паветра

Пры зварцы алюмінію часта выкарыстоўваецца двухгазвая абарона ці зачыненыя абаронныя канструкцыі, каб знізіць парыстасць.

5. Аптымізаваць канструкцыю злучэння і канфігурацыю зваркі

Канструкцыя злучэння ўплывае на паводзяны газу:

Пераважаць стыкавыя злучэнні замест нахлёстачных, калі гэта магчыма

Забяспечыць шляхі выпуску газу для злучэнняў з нахлёстам, калі іх нельга пазбегнуць

Уникайце канструкцый, якія ўтрымліваюць газ пры хуткім ахалоджванні

Правільная канструкцыйная праектаванне памяншае напружанне і паляпшае эфектыўнасць выхаду газу.

V. Вынікі

Парыстасць пры лазернай зварцы — гэта тыповы дэфект, які ўзнікае ў выніку сумеснага ўздзеяння матэрыялаў, працэсаў і навакольных умоў. Механізм яго ўтварэння моцна звязаны з некалькімі чыннікамі. Шляхам паляпшэння чысціні матэрыялаў, аптымізацыі параметраў лазера і абароннага газу, а таксама выкарыстання патрэбнай канструкцыі злучэнняў можна значна паляпшыць якасць і характарыстыкі зварных швоў. У вытворчых умовах выкарыстанне сістэм анлайн-кантролю і замкнутага кіравання якасцю дазваляе далей стабілізаваць якасць зваркі і спрыяе шырокаму прамысловаму выкарыстанню тэхналогіі лазернай зваркі.