Gāzes poru cēloņi un kontroles metodes lāzera metinājuma šuvēs

I. Ievads

Lāzera metināšanai ir priekšrocības, piemēram, augsta enerģijas blīvums, maza siltuma ietekmēta zona, laba metinājuma veidošanās un zema izkropļojuma pakāpe. Tā plaši tiek izmantota lokšņu metāla apstrādē, patēriņa elektronikā, bateriju ražošanā, medicīniskajos instrumentos un automašīnu rūpniecībā. Tomēr praktiskās metināšanas lietojumprogrammās porainības defekti bieži rodas metinājumu iekšpusē vai virsmā, jo uz to ietekmē materiālu, aprīkojumu un procesa faktoru kombinācija. Šie defekti negatīvi ietekmē metinājuma stiprumu, blīvumu un izskata kvalitāti. Tāpēc ir nepieciešams analizēt porainības veidošanās mehānismus un ierosināt efektīvas kontroles pasākumus, lai uzlabotu metināšanas stabilitāti un produkta kvalitāti.

II. Galvenie metinājuma porainības cēloņi

Metināšanas porainība parasti rodas iestrēgušu gāzu, izšķīdušo gāzu izdalīšanās vai materiāla tvaikveidošanās dēļ. Galvenie cēloņi ietver:

1. Materiālu virsmas piesārņojums

Kad metināšanas virsmās ir eļļa, mitrums, rūsa vai pārklājumi, tie sadalās augstā temperatūrā un rada gāzes, kas iekļūst kausētajā vannā. Piemēram:

Eļļas piesārņojums → rada ogļūdeņražu gāzes

Mitrums → rada H₂ un O₂

Pārklājumi → sadalās organiskās vai neorganiskās gāzēs

Ja kausētā vanna ātri sacietē, šīs gāzes nespēj izkļūt laikā un veido poras.

2. Augsts gāzu saturs materiālos

Daži materiāli satur lielāku daudzumu ūdeņraža, skābekļa, slāpekļa vai ieslēgumu, kas kušanas laikā var izdalīties un veidot burbuļus. Piemēram:

Alumīnija sakausējumi ir jutīgi pret ūdeņradi

Tēraudi ir jutīgi pret skābekli

Vara sakausējumi ir jutīgi pret slāpekli

Ja kūstības baseina ilgums ir nepietiekams vai atdzišana notiek pārāk ātri, gāzes paliek iestrēgušas un veido poras.

3. Nepietiekams vai nestabils lāzera enerģijas pievads

Ja enerģijas blīvums ir nepietiekams, kūstības baseins kļūst sekls ar sliktu plūdīgumu, tādējādi grūtinot gāzu izplūdi. Enerģijas svārstības var arī izraisīt nevienmērīgu kūstības baseina aizvēršanos, kas noved pie burbuļu aizķeršanās.

Bieži sastopamas pazīmes ietver:

Lāzera jaudas svārstības

Fokusa novirze, kas noved pie samazinātas jaudas blīvuma

Pārāk augsta metināšanas ātrums, izraisa nepilnīgu caururbšanu

4. Nepareiza aizsarggāzes pārklāšana

Nepietiekama aizsardzība vai nepareiza aizsardzības virziena izvēle ļauj gaisam iekļūt kūstības baseinā un izraisīt gāzes reakcijas. Pārmērīgs gāzes plūsmas daudzums var izraisīt turbulenci vai gaisa iejaukšanos.

Ikmējās problēmas ietver:

Pārmērīga argona plūsma, izraisot virmošanu

Gāzes novirze, kas izraisa nepilnīgu aizsardzību

Sprengļa piesārņojums, izraisot traucētus plūsmas laukus

5. Aizpildierīces un pamatmetāla nesaderība

Metinot ar aizpildierīci, ja aizpildierīces sastāvs, gāzes saturs vai tīrība ir zema kvalitāte, var tikt ieviestas papildu gāzes vai ieslēgvielas.

Piemēri ietver:

Mitrs vai higroskopisks metināšanas vads

Nepietiekami uzglabāšanas apstākļi

Nepietiekama vada tīrīšana

III. Galvenie metinājuma porozitātes bīstamie faktori

Porozitātes defekti ietekmē produkta kvalitāti galvenokārt caur:

Samazināta metinājuma izturība un izturība pret nogurumu

Samazināta hermētiskuma un barjeras veikšana

Sliktāka izskata kvalitāte

Samazināta uzticamība kritiskās lietošanas jomās

Industrijas, piemēram, bateriju korpusi, medicīniskās ierīces un gāzehermētiskas konstrukcijas, var pilnībā noraidīt produktus, jo porainības defekti.

IV. Metodes metinājumu porainības defektu kontrolei

Lai uzlabotu lāzermetināšanas kvalitāti, materiālos, aprīkojumā, procesos un vidē jāveic optimizācija.

1. Ieviest pienācīgu virsmas priekšapstrādi

Metināšanas virsmas tīrīšana ievērojami samazina porainības risku. Bieži izmantotas metodes ietver:

Mehānisku tīrīšanu (slīpēšana, berzēšana)

Šķīdinātāja tīrīšanu (spirts, acetons)

Lāzera tīrīšana (piemērota masveida ražošanai)

Žāvēšana un mitruma atdalīšana (īpaši alumīnija sakausēm)

Galvenās jomas ietver metinājumu zonu un pārklājumu savienojumu iekšējās kontaktējošās virsmas.

2. Kontrolēt materiāla kvalitāti un uzglabāšanas apstākļus

Balstoties uz materiāla gāzu uzsūkšanās īpašībām:

Alumīnija sakausējumus jāsaglabā sausos, lai novērstu mitruma uzsūkšanos

Vara detaļas jāpasargā no oksidēšanās ar gāzi vai pārklājumu

Tērauds jāizvairās no smagas rūsas un piesārņotājiem

Pielietojot vada metināšanu, vadam jāpaliek sausam un tīram.

3. Optimizēt lāzera enerģijas parametrus

Pareiza procesa piemērošana ir būtiska gāzes izplūšanai. Optimizācijas virzieni ietver:

Palielinot jaudas blīvumu → uzlabojas caurlaidība un plūdīgums

Samazinot metināšanas ātrumu → palielinās kausētā baseina atvēršanas laiks

Regulējot fokusa pozīciju → uzlabojas kausētā baseina stabilitāte

Stabilizējot lāzera izeju → tiek novērstas enerģijas svārstības

Ilgstošās caururbes metināšanā negatīva defokusēšana var uzlabot caururbšanu un plūsmas uzvedību.

4. Uzlabot aizsarggāzu sistēmas

Aizsarggāzu optimizācija ietver:

Izvēloties piemērotas gāzes (piemēram, argonu alumīnija metināšanai)

Regulējot pareizos plūsmas ātrumus (izvairīties no turbulencēm)

Optimizējiet sprauslas leņķi un attālumu

Palieliniet aizsardzības pārklājumu, lai novērstu gaisa ieplūdi

Alumīnija metināšanai bieži tiek izmantota divu gāzu vai slēgta tipa aizsardzība, lai samazinātu porainību.

5. Optimizējiet savienojuma dizainu un metināšanas konfigurāciju

Savienojuma dizains ietekmē gāzes izplūdes uzvedību:

Iespējami izvēlieties galvgalējos savienojumus vietā lapu savienojumiem

Ja lapu savienojumi ir neizbēgami, nodrošiniet gāzes izplūdes ceļus

Izvairieties no slēgtām struktūrām, kas ātras atdzišanas laikā ieslēdz gāzi

Pareizs strukturālais dizains samazina slogojumu un uzlabo gāzes izplūdes efektivitāti.

V. Secinājums

Lāzervielēšanas porainums ir tipisks defekts, kas rodas no materiālu, procesu un vides apstākļu kombinētās ietekmes. Tā veidošanās mehānisms ir cieši saistīts ar vairākiem faktoriem. Uzlabojot materiālu tīrību, optimizējot lāzera un aizsarggāzes parametrus un izmantojot piemērotu savienojumu dizainu, var būtiski uzlabot metinājuma kvalitāti un veiktspēju. Ražošanas vidē tiešsaistes uzraudzības un slēgtā cikla kvalitātes kontroles sistēmu integrēšana papildus var stabilizēt metināšanas kvalitāti un veicināt lāzervielēšanas tehnoloģijas plašāku rūpniecisko pielietošanu.