Lāzera metināšanas defekti: plaisas, šķidrās metāla pilienu izsviešana un metinājuma apakšējās malas iegriezumi — cēloņi un risinājumi

Lāzera metināšana nodrošina dziļus, šaurus un mazsagrieztus savienojumus ar ātrumu, ko tradicionālās loka metināšanas metodes nevar sasniegt. Tomēr tā ir mazāk pieļaujoša nekā MIG vai TIG metināšana. Augsto enerģiju koncentrējošais staru stars sasilda mikroskopiski mazu vietu, un kausētā metāla baseins ātri atdziest, tāpēc pat nelielas kļūdas parametru, aizsarggāzes vai savienojuma sagatavošanā ātri izpaužas kā defekti.

Trīs galvenie defekti veido lielāko daļu no modernajās ražošanas vietās noraidītajiem lāzera metinājumiem: plaisas, šķidrās metāla pilienu izsviešana un metinājuma apakšējās malas iegriezumi . (Piezīme: Porainība — ceturtā galvenā defekta veida — tiek apskatīta atsevišķi mūsu speciālajā rokasgrāmatā par gāzes porām lāzera metināšanas šuvēs).

Šis problēmu novēršanas pamācības dokuments palīdz ražošanas menedžeriem, metināšanas uzraudzības speciālistiem un gan rokās turamo, gan automatizēto lāzeru metināšanas sistēmu operatoriem ātri identificēt defektus ražošanas telpā, novērst to cēloņus un nodrošināt nepārtrauktas ražošanas procesus.

Kāpēc šie trīs defekti izmaksā metināšanas uzņēmumiem naudu

• Pārstrāde un atkritumi: Defekti, kas konstatēti beigu kvalitātes kontroles posmā, nozīmē dārgu atkārtotu griešanu, manuālu slīpēšanu un atkārtotu metināšanu.

• Neveiksmīgi strukturālie un ciešuma testi: Rieksti un dziļi apakšgriezumi samazina efektīvo šķērsgriezumu un rada kritiskus sprieguma koncentrācijas punktus, kas var izraisīt ekspluatācijas laikā radītās neveiksmes.

• Vizuālie trūkumi: Smags šķidruma izsviedums un apakšgriezumi sabojā estētiski pievilcīgās šuves, kuras citādi varētu iziet bez papildu apstrādes.

Defektu noteikšana un stabilizācija tieši mašīnā — nevis beigu pārbaudē — ir tas, kur patiesā ražošanas telpas rentabilitāte faktiski pastāv.

1. Rieksti

Tas, ko redzat

Rieva parādās kā asa nepārtrauktība tieši šuvē vai tūlīt blakus tai — novietota pa centra līniju, pie šuves malas vai siltuma ietekmētajā zonā (HAZ). Tā var veidoties nekavējoties pēc sacietēšanas vai stundām/dienām vēlāk (vēlākais aukstais plaisāšana ir bieža notikums cietināmos oglekļa tēros).

Kāpēc tas notiek un kā to novērst

Galvenais vainīgais ir ekstrēmi augsts atdzišanas ātrums, kas raksturīgs lāzeru metināšanai. Ātra sacietēšana ielūko zemāk kausēšanās temperatūrā esošās piemaisījumvielas pa centra līniju (karstā plaisāšana), kamēr liela ierobežošana, ātrs atdzišanas ātrums un ūdeņradis izraisa auksto plaisāšanu jutīgos tēros.

Ražošanas telpu padoms: Ja plaisas parādās periodiski, nevis nepārtraukti, pārbaudiet savu materiāla partiju numurus vai ieejošo loksnes pārklājumus. Biežums bieži saistīts ar izmaiņām materiāla ķīmiskajā sastāvā, nevis ar mašīnas novirzīšanos.

2. Sprakas

Tas, ko redzat

Sprakas sastāv no kausētā metāla pilieniem, kas ar lielu spēku tiek izsviesti no metināšanas loka un nokrīt uz detaļas virsmas vai piesūcas aizsarglēnai. Vieglais sprakas dažreiz ir pieļaujams; smags, nepārtraukts sprakas norāda uz ļoti nestabila atveres procesu.

Kāpēc tas notiek un kā to novērst

Sprakas nozīmē, ka atvere atveras un sabrūk pārāk ātri vai metāla tvaika spiediens sprāgst cauri loka virsmai.

Ražošanas telpu padoms: Neliels pārejošas šķidrās šķiedras daudzums iestatīšanas laikā ir normāls. Ražošanas cikla laikā pastāvīgi pieaugoša šķidrā šķiedra parasti norāda uz optisko elementu degradāciju (netīrs aizsargstikls) vai termisko lēcas nobīdi.

3. Apakšgriezums

Tas, ko redzat

Apakšgriezums ir skaidri redzama rieva vai iespiedums, kas izkausēts pamatmateriālā tieši pie metinājuma malas, tādējādi centrālais metinājuma kumulāts izskatās „paaugstināts” virs iedobtās malas. Tas drastiski samazina efektīvo slodzes nestspējīgo šķērsgriezumu un darbojas kā klasisks sprieguma koncentrators, izraisot izturības bojājumus.

Kāpēc tas notiek un kā to novērst

Apakšgriezums rodas, kad enerģijas ievade pie savienojuma malām pārspēj pieejamo aizpildīšanas materiālu — lāzers iztvaiko vai nobīda bāzes materiālu ātrāk, nekā apkārtējā kausētā baseina šķidrums var atgriezties, lai to aizpildītu.

Ražošanas telpu padoms: Iegriezumu viegli izmēra, izmantojot standarta metināšanas mērlenti. Izmēriet dziļumu gar šuvi: lokāls iegriezums parasti norāda uz staru nobīdi, bet vienmērīgs iegriezums visā šuvju garumā norāda uz pārmērīgu siltuma pievadi.

Sistēmiska ietvara laserdefektu novēršanai

Kad līnijā pēkšņi parādās defekts, nepievērsieties kārdinājumam vienlaikus mainīt vairākus mainīgos. Sekojiet šim disciplinētajam problēmu novēršanas procesam:

1. Stabilizējiet ievades parametrus: Dokumentējiet precīzo materiāla klasifikāciju, biezumu, virsmas stāvokli, savienojuma veidu un spraugas vienmērīgumu.

2. Mainiet vienu parametru reizē: Mainiet jaudu, pārvietošanās ātrumu, fokusu, gāzes plūsmu vai svārstīšanos — vienu izmaiņu, vienu testa metni .

3. Pirmkārt izmēģiniet uz atkritumiem: Vienmēr izpildiet verifikācijas paraugus, izmantojot precīzi atbilstošu ražošanas materiālu, pirms veicat darbus ar aktīvajām detaļām.

4. Reģistrējiet darba logu: Vediet pierakstus. Parametri dabiski mainās, kad aizsarglēcas veco, sprauslas nodilst un vides apstākļi mainās.

Bieži uzdotie jautājumi

J: Vai vieni un tie paši lāzera metināšanas parametri var vienlaikus izraisīt šķidruma izsviešanu un apakšgriezumu?

A: Jā. Abi defekti pamatā ir saistīti ar siltuma pievadi. Pārāk liela jauda attiecībā pret pārvietošanās ātrumu var strauji izsviest pilienus (šķidruma izsviešana), vienlaikus iegriežot savienojuma malas (apakšgriezums) vienā caurumā. Vispirms koriģējiet jaudas un ātruma attiecību, pēc tam novērtējiet atlikušos defektus.

J: Vai piepildījuma stieple vienmēr ir nepieciešama, lai novērstu lāzera plaisas?

A: Nē. Ciešiem, ļoti tīriem savienojumiem ar metalurģiski saderīgiem materiāliem autogēnā (bez stieples) lāzera metināšana rada nevainojamus strukturālos šuvju savienojumus. Piepildījuma stieple kļūst obligāta gapiem savienojumiem, plaisām uzņēmīgiem sakausējumiem (piemēram, noteiktiem nerūsējošajiem tēraudiem vai augstas oglekļa saturu tēraudiem) un dažādu metālu kombinācijām, kur tā darbojas kā ķīmiskās sastāva regulētājs.

J: Kā uzzināt, vai defekts rodas no mašīnas/parametriem vai operatora?

A: Veiciet kontrolētu izolācijas testu: izmantojiet to pašu operatoru un tieši tās pašas parametrus uz iepriekš notīrītām testa paraugplāksnēm. Defekti, kas pastāvīgi atkārtojas uz tīrām, sagatavotām paraugplāksnēm, norāda uz mašīnas, optikas vai parametru problēmām. Defekti, kas saistīti ar konkrētu operatoru (piemēram, rokā turētās metināšanas pistoles leņķa nobīde), norāda uz tehnikas trūkumiem.

Sasniedziet defektu brīvus lāzermetinājumus savās ražošanas detaļās

Vairums lāzermetinājumu defektu ir pilnībā novēršami, optimizējot parametrus, pareizi sagatavojot savienojumu un izmantojot pareizu tehniku — tomēr „pareizais” uzstādījums pilnībā ir atkarīgs no jūsu konkrētā sakausējuma, savienojuma konfigurācijas un ražošanas apjoma.

Mūsu iekšējā lietojumprogrammu inženieru komanda regulāri veic paraugu metināšanas testus klientu komponentos, lai noteiktu stabili un ražošanai piemērotu parametru diapazonu. (Vai meklājat palīdzību ar gāzes porām? Lasiet mūsu rokasgrāmatu par porozitātes novēršanu lāzermetināšanā).

[Pieteikties bezmaksas metināšanas testam] — Nosūtiet mums savus materiālu specifikācijas, biezumu un savienojuma datus. Mūsu komanda jums atgriezīs optimizētus parametru ieteikumus un paraugu novērtēšanas rezultātus jūsu veikalā.