Lasersko varjenjepopačenje je pogosta težava, ko se za taljenje kovine uporablja izjemno visoka toplota. Naučite se zmanjšati popačenje zvara in nasvete, kako ga popraviti, ko se to zgodi.
Lasersko varjenjeje zmogljiva tehnologija, ki uporablja toploto, ki jo ustvari laserska tehnologija, za spajanje dveh materialov (kot so jeklene plošče). Varjenje se sooča z izzivom popačenja zvara zaradi naravne reakcije kovin na ekstremno vročino. To je deformacija, ki ogroža celovitost staljene kovine. Na srečo obstajajo načini za zmanjšanje popačenja z uporabo parametrov varilnega postopka.
V tem članku se bomo osredotočili na to, kaj je popačenje pri varjenju, kaj ga povzroča in kako zmanjšati njegove učinke. Našli boste tudi učinkovite nasvete, ki vam bodo pomagali odpraviti posledice popačenja pri varjenju.
Kaj jelasersko varjenjedeformacija?
Deformacija zvara ali deformacija vključuje spremembe v obliki in velikosti kovinske strukture. To je naraven učinek varjenja. Ko so kovinelasersko varjene, so izpostavljeni izjemno visoki vročini, ki povzroči, da se stopijo. Zaradi tega se material razširi.
Ko se staljena kovina ohladi na sobno temperaturo, se strdi in začne krčiti. To je preostali stres. Če je segrevanje lokalizirano in preostala kovinska površina ni segreta, se ne bo širila ali krčila na enak način. To povzroča popačenje.
Materiali, ki se po varjenju zlahka deformirajo
Če želite ugotoviti, zakaj je material dovzeten za popačenje pri varjenju, morate razumeti lastnosti, ki vplivajo na popačenje. Nekateri materiali so bolj dovzetni za deformacije tako zaradi fizikalnih kot mehanskih lastnosti.
1. Fizikalne lastnosti so merila toplotnega raztezanja in toplotne prevodnosti.
Toplotna ekspanzija je gibanje kovine, ko se razteza pri segrevanju in krči pri ohlajanju. Če je koeficient visok, se material lažje širi in krči – zato se bo bolj zvijal.
Po drugi strani pa toplotna prevodnost meri tok toplote vzdolž materiala. Visoka toplotna prevodnost hitreje odvaja toploto. Ker lahko prisotnost toplote povzroči, da se material zlahka deformira, nizka prevodnost poveča možnost deformacije med varjenjem.
2. V smislu mehanskih lastnosti je treba upoštevati dva dejavnika, mejo tečenja in modul elastičnosti.
Meja tečenja se nanaša na pritisk, ki ga lahko prenese material kot odgovor na zunanje sile. Zato imajo materiali z višjo mejo tečenja višje zaostale napetosti in se zato lažje deformirajo.
Modul elastičnosti se nanaša na sposobnost materiala, da se razteza in krči. Višji modul elastičnosti pomeni, da ima material večjo odpornost proti deformacijam.
Ob upoštevanju teh lastnosti lahko domnevate, da če ima material višji koeficient toplotne razteznosti, nižjo toplotno prevodnost, večjo mejo tečenja in nižji modul elastičnosti
Materiali, ki se po varjenju zlahka deformirajo
Če primerjate nerjavno jeklo z ogljikovim jeklom, lahko domnevate, da je prvo bolj dovzetno za deformacijo, ker ima večjo mejo tečenja in koeficient toplotnega raztezanja ter nižjo toplotno prevodnost.
Med aluminijem in bakrom je prvi nagnjen k deformacijam, ker ima višji koeficient toplotne razteznosti meje tečenja in nižjo toplotno prevodnost.
Vrste in vzrokilasersko varjenjedeformacija
Izvedenih je bilo več študij, da bi ugotovili resnične vzroke za deformacijo po postopku laserskega varjenja. Glede na študijo trije dejavniki pomembno vplivajo na izkoristek laserskega varjenja: material, postopek in geometrija.
na primerlasersko varjenjedeformira, ker se varilni parametri nanašajo na kovinsko površino na različne načine. Hitrost varjenja, tok, kot itd. bodo koncentrirani na dele, ki jih varite. Ko se oddaljite od območja varjenja, se toplota postopoma zmanjšuje, zmanjšajo pa se tudi toplotni učinki, kot je raztezanje kovine.
Zato lahko varno domnevamo, da se bo raztezanje spreminjalo glede na intenzivnost toplote, ki jo prejme kovina. V navedenem primeru se zvarjeni del najbolj razširi, ker prejme največ toplote od laserskega vira.
Ko se postopek varjenja konča, se bo kovina začela ohlajati in krčiti. Kovina se bo še naprej krčila za enako količino, kot se širi. To se imenuje zaostala napetost.
Če je napetost večja od meje tečenja osnovnega materiala, se lahko pojavita dve vrsti napetosti.
Tlačna napetost se pojavi v območju okoli roba osnovne kovine.
Natezna napetost Do tega pride, ko se preostala površina kovine (neogreta površina) upira krčenju segrete kovine.
Za nadaljnje razumevanje tega je najbolje razmisliti o različnih načinih, na katere lahko pride do deformacije, ko je varjenje končano.
1. Vzdolžna deformacija
Kot že ime pove, se ta deformacija pojavi vzdolž dolžine varjenega materiala. Ko se ohlaja, se zvar in območje okoli njega skrčita. Posledično bo obdelovanec postal krajši. Zaradi tega so zunanji robovi videti daljši, srednji del pa zaobljen.
Še posebej, če obdelovanec ni pravilno pritrjen, bo deformacija največja.
2. Bočna distorzija
Ta vrsta popačenja se pojavi, ko se robovi kovine potegnejo drug proti drugemu. To deformacijo povzroči krčenje, ki presega raztezanje, do katerega je prvotno prišlo med laserskim varjenjem.
3. Popačenje kota
Popačenje kota se pojavi, ko se kot kovinske plošče spremeni zaradi krčenja po končanem varjenju. Robovi pločevine so na eni strani potegnjeni drug proti drugemu, zaradi česar je material videti ukrivljen.
Če zvar spoji kovino pod navpičnim kotom, navpična kovina ne bo videti ravna, temveč ukrivljena.
4. Kompleksno popačenje
Ta vrsta je kombinacija zasukov, o katerih smo govorili prej. Videti je, kot da se upogiba, upogne ali zvija. Gre za različne vrste upogibov in deformacij, ki lahko ogrozijo celovitost varjenega materiala. Ne glede na to, kako močna je kovina, če lasersko varjenje povzroči njeno deformacijo, zvar ne bo uspel.
10 načinov za zmanjšanje deformacije zvara
Čeprav je popačenje neizogibno, to ne pomeni, da ne morete storiti ničesar, da bi ga zmanjšali. Tako kot obstajajo različne vrste deformacij, obstajajo tudi različni načini za preprečevanje deformacije nerjavnega jekla in drugih kovin. To nima nobene zveze z močjo izbranega jekla. Bolj pomembno je, kaj počnete pred, med in po varjenju.
Tukaj je 10 različnih idej za varjenje, ki jih lahko uporabite.
1. Izogibajte se pretiranemu varjenju
Varjenje velikih površin poveča nastalo krčenje. Zato morate svoj postopek laserskega varjenja načrtovati, zlasti ko morate delati na velikih površinah. Prilagoditev površinskih dimenzij zmanjša varilno popačenje in preostale napetosti, s čimer se izognete izgubljeni kovini in času.
2. Uporabite prekinjeno varjenje
To je tehnika, ki pušča prostor med zvari. Namesto neprekinjenega zvara boste zvarili centimeter in nato pustili prostor za nezavarjeno kovino, preden naredite nov zvar. To lahko učinkovito zmanjša deformacijo po končanem varjenju.
3. Zmanjšajte število prenosov
Drugi način, da se izognete popačenju, je omejitev števila prehodov v procesu varjenja. Prepričajte se, da je enkrat dovolj, da preprečite deformacijo. Lahko poskusite izvesti en velik zvar namesto več majhnih zvarov. Po TWI večji enojni zvar povzroči manjšo kotno deformacijo kot zvar, ki nastane z več majhnimi prehodi
4. Razmislite o mestu varjenja
Pomembna je tudi lokacija varjenja. V idealnem primeru bi morali zvar postaviti blizu središča ali nevtralne osi materiala. To bo zmanjšalo popačenje, ko se laserski zvar začne krčiti, ker bo manj vzvoda, ko se sile krčenja poskušajo premakniti iz poravnave.
5. Preizkusite tehniko povratnega varjenja
Varjenje v ozadju je tehnika, pri kateri je smer varjenja od leve proti desni, vendar se segmenti zvara nalagajo od desne proti levi. S tem boste razširili robove, kjer so segmenti kroglic nameščeni, da začasno ločijo pločevino.
Ko je premik od leve proti desni končan, bo nadaljevanje kroglic povzročilo zmanjšanje širitve, ko je postopek končan. To je učinkovit način za zmanjšanje popačenja.
6. Prednastavljeni deli za varjenje
To bo vključevalo nekaj testiranj, da se zagotovi minimalno popačenje, ko je varjenje končano. Določite prednastavitev, ki je potrebna za prejšnje varjenje, da boste lahko ocenili krčenje, ki ga boste doživeli. To vam bo omogočilo prilagoditve, da zmanjšate krčenje in popačenje.
7. Ustvarite zaporedje varjenja
Za varjenje delov ne uporabljajte samo ravne črte. Ustvarite načrtovano zaporedje varjenja, ki lahko prepreči krčenje drugega dela materiala, ki ga sestavljate. Na podlagi vašega znanja o tem, kako se kovina krči, lahko ustvarite zaporedje, ki uravnovesi reakcije in prepreči deformacijo.
8. Pripnite del, da se zaskoči
Druga možnost je uporaba šablone, ko varite dele skupaj. To jih bo zavarovalo in preprečilo, da bi jih širjenje ali krčenje popačilo. Deli naj ostanejo na mestu, dokler postopek ni končan. Pomanjkanje gibanja zmanjša popačenje.
9. Razmislite o razbremenitvi toplotne napetosti
To je tehnologija, ki nadzoruje segrevanje in hlajenje delov, spojenih z varjenjem. Takrat zvišate temperaturo in nadzorujete stres pri upravljanju hlajenja, tako da ga nosite med varjenjem izdelka.
10. Skrajšajte čas varjenja
Prav tako lahko skrajšate čas varjenja, da zmanjšate tveganje za popačenje. To bi bil izziv, če bi to počeli ročno. Deli, ki jih najprej zvarite, se bodo ohladili, preden bodo končani. Če pa imate mehanizirano opremo za varjenje, lahko skrajšate čas obdelave in zmanjšate popačenje na minimum.