Ang mga sanhi at paraan ng pagkontrol sa mga butas ng gas sa mga sugat ng laser welding

I. Panimula

Ang laser welding ay nag-aalok ng mga kalamangan tulad ng mataas na densidad ng enerhiya, maliit na heat-affected zone, mahusay na pagkakabuo ng weld, at mababang distortion. Malawakang ginagamit ito sa paggawa ng sheet metal, consumer electronics, pagmamanupaktura ng baterya, medical devices, at automotive industry. Gayunpaman, sa praktikal na aplikasyon ng welding, madalas na lumilitaw ang porosity defects sa loob o sa ibabaw ng mga weld dahil sa pagsama-sama ng epekto ng materyales, kagamitan, at mga salik sa proseso. Nakakaapekto negatibo ang mga depekto na ito sa lakas, kerensya, at kalidad ng hitsura ng weld. Kaya't kinakailangan na suriin ang mga mekanismo ng pagbuo ng porosity at imungkahi ang mga epektibong hakbang sa kontrol upang mapabuti ang katatagan ng welding at kalidad ng produkto.

II. Mga Pangunahing Sanhi ng Weld Porosity

Karaniwang dulot ng nakapiring gas, precipitasyon ng natunaw na gas, o vaporization ng materyales ang porosity sa welding. Kasama sa mga pangunahing sanhi ang:

1. Pagkalason ng Ibabaw ng mga Materyales

Kapag ang mga ibabaw na welded ay may langis, kahalumigmigan, kalawang, o mga patong, ito ay bumubulok sa ilalim ng mataas na temperatura at nagbubunga ng mga gas na pumapasok sa tinunaw na palayok. Halimbawa:

Pagkakaroon ng langis → nagbubunga ng mga hydrocarbon gas

Kahalumigmigan → nagbubunga ng H₂ at O₂

Mga patong → bumubulok sa organikong o inorganikong gas

Kung mabilis na tumitigas ang tinunaw na palayok, hindi makakalabas nang maayos ang mga gas na ito at nabubuo ang mga butas.

2. Mataas na Nilalaman ng Gas sa mga Materyales

Ang ilang materyales ay may mas mataas na antas ng hidroheno, oksiheno, nitrogen, o mga inklusyon, na maaaring mag-precipitate at bumuo ng mga bula habang tinutunaw. Halimbawa:

Ang mga haluang metal ng aluminum ay sensitibo sa hidroheno

Ang bakal ay sensitibo sa oksiheno

Ang mga haluang metal ng tanso ay sensitibo sa nitrogen

Kung ang oras ng molten pool ay hindi sapat o masyadong mabilis ang paglamig, nananatiling nakakulong ang mga gas at bumubuo ng mga butas.

3. Hindi Sapat o Hindi Matatag na Laser Energy Input

Kung hindi sapat ang energy density, payat ang molten pool at mahirap dumaloy, kaya mahirap para sa mga gas na makalabas. Ang mga pagbabago sa enerhiya ay maaari ring magdulot ng hindi pare-parehong pagkakapatong ng molten pool, na nagreresulta sa pagkakulong ng mga bula.

Karaniwang mga palatandaan ay kinabibilangan ng:

Mga pagbabago sa laser power

Paglihis ng focus na nagdudulot ng pagbaba sa power density

Masyadong mataas na welding speed na nagdudulot ng hindi kumpletong penetration

4. Hindi Tama ang Saklaw ng Shielding Gas

Kung kulang ang proteksyon o mali ang direksyon nito, pumapasok ang hangin sa molten pool at nagdudulot ng reaksyon ng gas. Masyadong mataas na daloy ng gas ay maaaring magdulot ng turbulensya o pagpasok ng hangin.

Ang ilang karaniwang problema ay ang:

Masyadong mataas na daloy ng argon na nagdudulot ng pagkabuo ng vortex

Pagkakamali ng gas na nagdudulot ng hindi kumpletong pagtatabing

Pagkalason ng nozzle na nagdudulot ng magulo o naagang field ng daloy

5. Hindi Pagkakatugma sa Pagitan ng Filler Material at Base Metal

Sa filler wire welding, kung ang komposisyon ng filler wire, nilalaman ng gas, o kalinisan ay mahina, maaaring maidagdag ang karagdagang gas o mga inklusyon.

Mga halimbawa ay ang:

Basang o hygroscopic na welding wire

Mahinang kondisyon ng imbakan

Hindi sapat na paglilinis ng wire

III. Mga Pangunahing Panganib ng Weld Porosity

Ang mga depekto ng porosity sa weld ay nakakaapekto sa kalidad ng produkto pangunahin sa pamamagitan ng:

Nabawasan ang lakas ng weld at haba ng buhay nito laban sa pagkapagod

Mahinang pagtatali at pagganap bilang hadlang

Degradadong kalidad ng hitsura

Binabawasang katiyakan sa mga kritikal na aplikasyon

Ang mga industriya tulad ng mga kahon para sa baterya, medikal na kagamitan, at mga estrikturang hermetiko ay maaaring tanggihan ang mga produkto nang buo dahil sa mga depekto dulot ng porosity.

IV. Mga Paraan ng Kontrol sa mga Depekto ng Weld Porosity

Upang mapabuti ang kalidad ng laser welding, kinakailangang isagawa ang pag-optimize sa mga materyales, kagamitan, proseso, at kapaligiran.

1. Isagawa ang Tamang Paunang Paghahanda ng Ibabaw

Ang paglilinis ng ibabaw bago mag-weld ay malaki ang tumutulong upang bawasan ang panganib ng pagkakaroon ng porosity. Karaniwang mga pamamaraan ay kinabibilangan ng:

Pangmakinang na paglilinis (pagpapakinis, pagbubrush)

Paglilinis gamit ang solvent (alkohol, acetone)

Laser cleaning (angkop para sa mas malaking produksyon)

Pagpapatuyo at pagbabawas ng kahalumigmigan (lalo na para sa mga haluang metal na aluminum)

Mga pangunahing lugar ay kinabibilangan ng lugar ng pagweldang at panloob na mga bahaging nag-uugnay ng mga lap joints.

2. Kontrolin ang Kalidad ng Materyales at mga Kondisyon sa Pag-iimbak

Batay sa mga katangian ng materyales sa pagsipsip ng gas:

Dapat mapanatiling tuyo ang mga haluang metal na aluminum upang maiwasan ang pagsipsip ng kahalumigmigan

Dapat protektahan ang mga bahagi ng tanso mula sa pag-oxidize gamit ang gas o patong

Dapat iwasan ang matinding kalawang at dumi sa bakal

Sa pagweldang may filler wire, dapat mapanatiling tuyo at malinis ang wire.

3. I-optimize ang Mga Parameter ng Enerhiya ng Laser

Mahalaga ang tamang pagtutugma ng proseso para sa paglabas ng gas. Kasama sa mga direksyon ng pag-optimize:

Pagtaas ng power density → nagpapabuti ng penetration at fluidity

Pagbawas ng welding speed → nagdadagdag sa molten pool open time

Paggawa ng focal position → nagpapahusay ng molten pool stability

Pagstabilize ng laser output → pinipigilan ang energy fluctuations

Sa deep penetration welding, maaaring mapataas ng negative defocus ang penetration at flow behavior.

4. Pagbutihin ang Shielding Gas Systems

Ang shielding gas optimization ay kasama ang:

Pagpili ng angkop na gases (halimbawa, argon para sa aluminum welding)

Pagkontrol sa tamang flow rates (iwasan ang turbulence)

Pag-optimize ng nozzle angle at standoff distance

Pataasin ang saklaw ng proteksyon upang maiwasan ang pagpasok ng hangin

Para sa pagpupulong ng aluminum, karaniwang ginagamit ang dalawang uri ng gas o pagsasara ng shielding upang mabawasan ang porosity.

5. I-optimize ang Disenyong Panghimpilan at Konpigurasyon ng Pagpupulong

Ang disenyo ng himpilan ay nakakaapekto sa paglabas ng gas:

Ipinapaisip ang mga butt joint kaysa lap joint kung posible

Magbigay ng mga landas na pang-vent para sa mga lap joint kung hindi maiiwasan

Iwasan ang mga istrukturang nakakulong na nagtatago ng gas habang mabilis na lumalamig

Ang tamang disenyo ng istraktura ay nagpapababa ng stress at nagpapabuti sa kahusayan ng paglabas ng gas.

V. Konklusyon

Ang porosity sa laser welding ay isang karaniwang depekto na dulot ng pagsama-sama ng mga epekto ng mga materyales, proseso, at kondisyon sa kapaligiran. Ang mekanismo ng pagbuo nito ay lubhang nauugnay sa maraming salik. Sa pamamagitan ng pagpapabuti ng kalinisan ng materyales, pag-optimize sa mga parameter ng laser at shielding gas, at pag-adopt ng tamang disenyo ng joint, mas mapapabuti nang malaki ang kalidad at pagganas ng weld. Sa mga paliparan ng produksyon, ang pagsasama ng online monitoring at closed-loop quality control system ay karagdagang nakakatulong upang mapatatag ang kalidad ng welding at suportahan ang mas malawak na paggamit ng teknolohiyang laser welding sa industriya.