Årsakene og kontrollmetodene for gasspor i lasersveisesømmer

I. Innledning

Laser sveising tilbyr fordeler som høy energitetthet, en liten varmepåvirket sone, god svetsedannelse og lav forvrengning. Den brukes mye innen platering, konsumentelektronikk, batteriproduksjon, medisinske enheter og bilindustrien. Imidlertid oppstår porer ofte i eller på overflaten av sømmer i praktisk sveising, på grunn av kombinerte effekter av materiale, utstyr og prosessfaktorer. Disse defektene påvirker negativt svetsens styrke, tetthet og overflatekvalitet. Derfor er det nødvendig å analysere mekanismene bak porebildning og foreslå effektive tiltak for å forbedre sveisestabilitet og produktkvalitet.

II. Hovedårsaker til sveiseporer

Sveiseporer skyldes vanligvis innesluttet gass, utfelling av oppløst gass eller materialfordamping. De viktigste årsakene inkluderer:

1. Overflateforurensning av materialer

Når sveisesflater inneholder olje, fukt, rust eller belegg, brytes de ned under høye temperaturer og danner gasser som kommer inn i smeltebadet. For eksempel:

Oljeforurensning → danner hydrokarbongasser

Fukt → danner H₂ og O₂

Belegg → brytes ned til organiske eller uorganiske gasser

Hvis smeltebadet stivner raskt, klarer ikke gassene å unnslippe i tide, og det dannes porer.

2. Høy gassinnhold i materialer

Noen materialer inneholder høyere nivåer av hydrogen, oksygen, nitrogen eller inneslutninger, som kan felles ut og danne bobler under smelting. For eksempel:

Aluminiumslegeringer er følsomme for hydrogen

Stål er følsomt for oksygen

Kobberlegeringer er følsomme for nitrogen

Hvis smeltebadets tid er utilstrekkelig eller avkjøling for rask, vil gassene bli fanget og danne porer.

3. Utilstrekkelig eller ustabilt laserenergitilførsel

Hvis energitettheten er utilstrekkelig, blir smeltebadet grunt med dårlig fluiditet, noe som gjør det vanskelig for gasser å unnslippe. Energisvingninger kan også føre til inkonsekvent tetting av smeltebadet, noe som fører til inneslutning av bobler.

Vanlige manifestasjoner inkluderer:

Svingninger i laserhastighet

Fokalavvik som fører til redusert effekttetthet

For høy svevehastighet som fører til ufullstendig gjennomtrengning

4. Feilaktig dekking med beskyttelsesgass

Utilstrekkelig beskyttelse eller feil beskyttelsesretning tillater luftinntrenging i smeltebadet og fører til gassreaksjoner. For høy gassstrøm kan forårsake turbulens eller luftinntrengning.

Vanlige problemer inkluderer:

For høy argonstrøm som fører til virvelutvikling

Gasslekkasje som fører til ufullstendig skjerming

Mundstykkeforurensning som forårsaker forstyrrede strømningsfelter

5. Uoverensstemmelse mellom tilleggsstoff og grunnmetall

Ved tilleggstoffsveising kan dårlig sammensetning av tilleggstil, gassinhold eller renhet føre til at ekstra gass eller innslag blir tilført.

Eksempler inkluderer:

Fuktig eller fuktopptakende sveisesnor

Dårlige lagringsforhold

Utilstrekkelig rengjøring av snor

III. Hovedfarene ved sveiseporer

Porøse defekter påvirker produktkvaliteten hovedsakelig gjennom:

Redusert sveisekraft og utmattningslevetid

Redusert tetting og barrierevirkning

Redusert overflatekvalitet

Redusert pålitelighet i kritiske applikasjoner

Industrier som batteribokser, medisinsk utstyr og tette konstruksjoner kan avvise produkter fullstendig på grunn av porøsitetsskader.

IV. Kontrollmetoder for porøsitetsskader i sveising

For å forbedre kvaliteten på lasersveising, må optimalisering gjennomføres innen materialer, utstyr, prosesser og miljøforhold.

1. Gjennomfør riktig overflatebehandling før sveising

Rensking av sveiseoverflaten reduserer betydelig risikoen for porer. Vanlige metoder inkluderer:

Mekanisk rensking (sliping, børsting)

Løsemiddelrensing (alkohol, aceton)

Laserrengjøring (egnet for storproduksjon)

Tørking og fuktminsking (spesielt for aluminiumslegeringer)

Nøkkelpunkter inkluderer sveisjone og interne kontaktområder i overlappingsforbindelser.

2. Kontroller materielle kvalitet og lagringsforhold

Basert på materialers gassabsorpsjonsegenskaper:

Aluminiumslegeringer bør holdes tørre for å unngå fuktopptak

Kobberdeler bør beskyttes mot oksidasjon med gass eller belegg

Stål bør unngå alvorlig rust og forurensninger

Ved tilleggsvarselsveising må varselet holde seg tørt og rent.

3. Optimaliser laserenergiparametre

Riktig prosessavstemming er avgjørende for gassavgang. Optimaliseringsretninger inkluderer:

Øker effekttetthet → forbedrer trengeevne og flytbarhet

Reduserer sveiveshastighet → øker smeltebadets åpentid

Justerer fokalposisjon → forbedrer stabiliteten til smeltebadet

Stabiliserer laserutgang → unngår energifluktuasjoner

Ved dyptrennende sveising kan negativ defokus forbedre trengeevne og strømningsoppførsel.

4. Forbedre skjermegassystemer

Optimalisering av skjermegass inkluderer:

Valg av passende gasser (f.eks. argon for aluminiumssveising)

Kontroll av riktig strømningshastighet (unngå turbulens)

Optimalisering av dysvinkel og avstand til arbeidsstykket

Øker beskyttelsesdekning for å forhindre luftinnblanding

For aluminiumssveising brukes ofte dobbelgass- eller innkapslingsbeskyttelse for å redusere porøsitet.

5. Optimaliser ledesystem og sveisekonfigurasjon

Ledesystem påvirker gassutløpsatferd:

Foretrekk støtskjøter fremfor overlapps kjøter når det er mulig

Tilfør utløpsveier for overlapps kjøter hvis unngåelse ikke er mulig

Unngå innkapslede strukturer som fanger gass under rask avkjøling

Riktig strukturell design reduserer spenning og forbedrer gassutløpseffektivitet.

V. Konklusjon

Laser sveising porøsitet er en typisk feil som følger av kombinerte effekter av materialer, prosesser og miljøforhold. Dannelsesmekanismen er sterkt koblet til flere faktorer. Ved å forbedre materialrenheten, optimalisere laser- og skjermsgassparametere og bruke passende leddkonstruksjoner, kan sveisekvaliteten og ytelsen betydelig forbedres. I produksjonsmiljøer kan integrering av online overvåking og lukkede kvalitetskontrollsystemer ytterligere stabilisere sveisekvaliteten og støtte bredere industriell bruk av lasersveisingsteknologi.