Käepidemega laserkeevitusega roostevabast terasest keevitamine: parameetrid, juhend ja probleemide lahendamine

Rostivaba teras — peamiselt austeniitsete sortide AISI 304 ja 316L — on kõige sagedamini keevitatav materjal käepidemega kiudlaserkeevitusseadmetes. Selle madal soojusjuhtivus (umbes ühe kolmandik süsinikterase omast) ja kõrge soojuspaisumise kiirus teevad tavapärase TIG-keevituse (GTAW) tõenäolisemaks põhjustada tugevat deformatsiooni, värvimuutusi ja aeglast liikumiskiirust lehtmetallis, mille paksus on alla 3,0 mm.

Käepidemega kiudlaserkeevitus kasutab konsentreeritud soojusallikat kõrga energiatihedusega, mis kitsendab soojamõjupiirkonda (HAZ) oluliselt ja vähendab soojuspõhjustatud kõverdumist kuni 80% võrreldes TIG-keevitusega. Siiski nõuab puhtate, kullakollaste kuni hõbesepriste keevitusnööpide saavutamine ilma oksüdeerumiseta, läbepõlemiseta ega alamkeevitusteta mitme olulise muutuja täpset seadistamist:

• Laseri väljundvõimsus (W)
• Võnkumissagedus (Hz) ja laius (mm)
• Kaitsegaasi tüüp, rõhk ja vooluhulk
• Täitematerjali sisestuskiirus ja paigutus (kui kasutatakse täitematerjali)
• Operaatori liikumiskiirus

See inseneri juhend pakub kehtestatud parameetrite algtaseme vahemikke tavaliste roostevabade teraslehtede paksuste ja ühenduste disainide jaoks.

Protsessi alused: kiirgusvõnkumise eelis

Varasemad käsitsi kasutatavate laserpeade põlvkonnad kasutasid staatilist fokuseeritud kiirgust (laua suurus ~0,2 mm). Kuigi läbitung oli sügav, nõudis kitsas kiirgus peaaegu nullset õmbluslõhet (< 0,1 mm), mistõttu olid sobivuskorraldused tavapärastes valmistustehastes ebapraktilised.

Kaasaegsed käsitsi kasutatavad laserrelvad sisaldavad kahegalvoolist või ühegalvoolist võnkuvat ("võnkumise") peeglit, mis liigutab kiirgust õmbluse ristsuunas või mööda õmblust:

• Joone / ringi / kolmnurga võnkumine: Laiendab energiat laiuses, mis on tavaliselt 0,5 mm kuni 4,0 mm.

• Lõhe täitmine: Võimaldab sujuvat lõhe tolerantsi kuni 0,5 mm iseenesest (täitekaabliseta) ja kuni 1,5 mm automaatse kaabli toitmise korral.

• Jahutuskiiruse reguleerimine: Vähendab austeniitsete sulamite tahkestumiskriitiliste pragude tekke ohtu, segades tõhusalt sulanud metallipulga.

Parameetrite algväärtused paksuse järgi (AISI 304 / 316L)

Alljärgnevad väärtused esindavad praktilisi algtaseme vahemikke standardse pidevate lainete (CW) kiudlaseri allika (1064–1080 nm) kasutamisel koos standardse F150 fokuseerimislensiga ja puhta argooniga (99,99 %) kaitsegaasuga.

Märkus: Tegelikud tulemused võivad erineda sõltuvalt masina tootjast, optilisest tõhususest, läätse puhtusest ja operaatori liikumiskiiruse ühtlasusest. Enne tootmisseriaalide alustamist tuleb alati teha testproovide valmistamine.

Kaitsegaas ja keevitusvärviga seotud diagnostika

Rostivabas terases näitab tahkunud keevitusjoone värv otse oksüdatsioonitaset ja korrosioonikindluse säilitamist:

• Hõbedane / Hele kahvatu (kuldne): Väga hea kaitse. Kroomoksiidi passiivsus on säilinud; pärast keevitamist on vajalik minimaalne hapupuhastus või traatvintslite kasutamine.

• Sinine / violetne: Väike pinnakujuline oksüdeerumine. Sobib konstruktsioonirakendusteks, kuid arhitektoonilistel või sanitaarotstarbel kasutamiseks tuleb pind puhastada metallvillaga või elektrokeemiliselt.

• Hall / must (suhkrusöötmisega): Tugev oksüdeerumine. Tekib liialdatud soojusenergia sisendiga, piisamatu gaasikattega või liiga vara gaasi väljalülitamisega. Korrosioonikindlus on tõsiselt halvenenud.

Gaasikonfiguratsiooni parimad tavapraksised

• Gaasi tüüp: Tööstuslik kõrgpuhastuse argoon (99,99 % või 99,999 %). Ainus võib olla kuluefektiivne alternatiiv austeniitsetele terastele 304/316, andes veidi kõrgema tõmbetugevuse, kuid argoon annab puhtama ja heledama visuaalse pinna.

• Eelvool ja järelvool: Seadista eelvool vähemalt 0,2–0,5 sekundit kaare süttimise enne ning järelvool 1,0–2,0 sekundit pärast vabastamist. Lähtekahuri liialt vara eemaldamine avab punase kuumaks jäänud keevituskohta atmosfääri hapnikule, mis põhjustab musta saba teket.

• Pihusti paigutus: Veenduge, et gaasivarustuse pihusti on kooskõlas laserkiirgusega. Kontrollige regulaarselt vasest pihustit pritsmete kogunemise suhtes, mis häirivad kiiret gaasivoolu.

Traadi sisestamine: millal ja kuidas traadi sisestada

Käepidemega laserkeevitus saab toimida autogeenselt (ilma traadita) tihedalt sobivatest lehtmetallidest, saavutades kõrged liikumiskiirused ilma traadikulutuseta. Traadi sisestamist soovitatakse järgmistel juhtudel:

Traadi valimise reeglid roostevabale terasle

• Sobita või täienda sulamit: Kasutage 304 alusmaterjali keevitamiseks ER308L-juhet. Kasutage 316/316L alusmaterjali keevitamiseks ER316L-juhet. Kui keevitatakse roostevabast terasest madala süsiniku sisaldavat terast, kasutage martensitseset kõvendust vältimiseks ER309L-juhet.
• Veerdiameeter: Lehtmete puhul kuni 2,0 mm kasutage 0,8 mm või 1,0 mm juhet; lehtmete puhul ≥2,5 mm kasutage 1,2 mm juhet.
• Juhtme sissetoimetise nurk: Juhe peaks siseneda sulanud metallipulbri ettepiirde servast ligikaudu nurga all 20° kuni 30° , lõikepunkti laserfokaalpunkt just plaadi pinnas.

Tavaliste kvaliteedipuuduste kõrvaldamine

Põletus läbi (liialt sügav läbitung)

Põhjused: Liiga aeglane liikumiskiirus; liiga suur võimsus materjali paksuse jaoks; liiga lai vahe ilma juhtmeta.

Parandusmeetod: Suurenda liikumiskiirust; vähenda võimsust 10–15 protsenti; suurenda veeretamise laiust veidi, et soojus jaotuks laiemale pinnale.

Põhjustatud puuduliku läbipõimimisega (külm õmblus)

Põhjused: Laseri võimsus on liiga väike; fokaalasend on nihkunud; liikumiskiirus on liiga suur; veeretamise laius on liiga suur saadaoleva võimsustiheduse jaoks.

Parandusmeetod: Suurenda võimsust; kontrolli kaitseläätse põletusi/tolmu; kitsenda veeretamise laiust 3,0 mm-lt 1,8–2,0 mm-ni.

Õmbluse äärtel allakäigu teke

Põhjused: Liikumiskiirus on liiga suur; traadi toitumiskiirus on ebapiisav; pistola kaldenurk on liiga teravnurkne.

Parandusmeetod: Hoia pistola nurga vahemikus 70° ja 85° plaatide suhtes; suurenda traadi toitumiskiirust või vähenda liikumiskiirust.

Poroossus ja gaasipuud

Põhjused: Saastunud alusmetall (õli, pressimisõli, kaitsekihi kleev); gaasivoo turbulentsus või õhuvoodid tootmiskohas; must täitematerjal.

Parandusmeetod: Puhastage keevituskoht alkoholiga või atsetooniga enne keevitamist; reguleerige gaasivool 14–18 l/min vahel; kõrvaldage õhuvoodid ventilatsiooniventilaatoritest või lahtiste tootmiskoha uste taha.

KKK

Kas saan keevitada roostevabast terasest lehte 1500 W käsitsi laserkeevitusega ilma täitematerjalita?

Jah. Lehtmetalli paksuse korral 0,5–2,5 mm koos täpse CNC-purustamise või laserlõike servade sobitumisega (vahe < 0,2 mm) toob autogeense keevituse tulemusena kiired, tasased ja visuaalselt puhtad õmblused, mida pärast keevitamist ei pea üldse lihvimisele pannema.

Kas lämmastikuga on võimalik käsitsi keevitada roostevabast terasest lehti?

Jah. Lämmastikku kasutatakse laialdaselt roostevabast terasest valmistamisel, sest selle kasutamise kulud on madalamad kui kõrgkvaliteedilise argooniga, samuti toimib see austeniitstabilisaatorina. Argoon pakub siiski veidi paremat kaare stabiilsust ja sälgivamat kullakuldselt-hõbedasemat pinnakujundust.

Kuidas vältida soojuskõverdumist, kui keevitan pikki ja õhukesi roostevabast terasest paneele?

Kasutage kinnituskeevitusi iga 100–150 mm järel, kinnitage lehed kindlalt magnet- või mehaaniliste fikseerimisvahenditega, säilitage liikumiskiirus üle 15 mm/s ja hoidke värklemise laius alla 2,0 mm, et kokku soojusenergia (J/cm) oleks minimaalne.

Valmis oma töökoha valmistusliini täiendama?

Käepidemega laserkeevitus roostevabale teraslehele pakub valmistustöökodadele seni nägematut kombinatsiooni kiirusest, visuaalsest kvaliteedist ja minimaalsest deformatsioonist. Tasakaalustatud lähteparametrite kasutamisega saavutavad töökodad sertifitseeritud tööstusliku kvaliteedi juba mõne päeva pärast treeningut.

[ Taotlege kohandatud parameetrite nõustamist ja proovikeevitusi ]

Soovite konfigureerida oma tooterühma jaoks sobiva võimsustase ja traatvooliku seadistuse? Võtke täna ühendust meie tehniliste rakendusspetsialistidega.