Saldatura laserè una potente tecnologia che utilizza il calore generato dalla tecnologia laser per fondere due materiali (come piastre di acciaio).La saldatura deve affrontare il problema della distorsione della saldatura dovuta alla reazione naturale dei metalli al calore estremo.Si tratta di una deformazione che compromette l'integrità del metallo fuso.Fortunatamente, esistono modi per ridurre al minimo la distorsione implementando i parametri del processo di saldatura.
In questo articolo ci concentreremo su cosasaldaturadistorsione, cosa la causa e come minimizzarne gli effetti.Troverai anche suggerimenti efficaci per aiutarti ad affrontare gli effetti della distorsione della saldatura.
Cosa èsaldatura laserdeformazione?
La deformazione o deformazione della saldatura comporta cambiamenti nella forma e nelle dimensioni della struttura metallica.Questo è un effetto naturale della saldatura.Quando i metalli sonosaldato al laser, sono esposti a un calore estremamente elevato che li fa sciogliere.Ciò fa sì che il materiale si espanda.
Quando il metallo fuso si raffredda a temperatura ambiente, si solidifica e inizia a restringersi.Questo è lo stress residuo.Se il riscaldamento è localizzato e il resto della superficie metallica non viene riscaldata, non si espanderà né si contrarrà allo stesso modo.Ciò causa una distorsione.
Materiali che si deformano facilmente doposaldatura
Determinare il motivo per cui un materiale è suscettibile asaldaturadistorsione, è necessario comprendere le proprietà che influiscono sulla distorsione.Alcuni materiali sono più suscettibili alla deformazione a causa delle proprietà fisiche e meccaniche.
1. Le proprietà fisiche sono misure dell'espansione termica e della conduttività termica.
L'espansione termica è il movimento del metallo che si espande quando viene riscaldato e si contrae quando viene raffreddato.Se il coefficiente è elevato, il materiale si espande e si contrae più facilmente, quindi si torcerà di più.
La conduttività termica, invece, misura il flusso di calore lungo un materiale.L'elevata conduttività termica dissipa il calore più velocemente.Poiché la presenza di calore può deformare facilmente i materiali, una bassa conduttività aumenta la possibilità di deformazione durante la saldatura.
2. In termini di proprietà meccaniche, è necessario considerare due fattori: carico di snervamento e modulo elastico.
Il limite di snervamento si riferisce alla pressione che un materiale può sopportare in risposta a forze esterne.Pertanto, i materiali con carichi di snervamento più elevati hanno tensioni residue più elevate e quindi si deformano più facilmente.
Il modulo di elasticità si riferisce alla capacità di un materiale di espandersi e contrarsi.Un modulo elastico più elevato significa che il materiale ha una maggiore capacità di resistere alla deformazione.
Tenendo conto di queste proprietà, si può presumere che se un materiale ha un coefficiente di dilatazione termica più elevato, una conduttività termica inferiore, un carico di snervamento più elevato e un modulo elastico inferiore
Materiali che si deformano facilmente doposaldatura
Confrontando l'acciaio inossidabile con l'acciaio al carbonio, si può supporre che il primo sia più suscettibile alla deformazione perché ha un carico di snervamento e un coefficiente di dilatazione termica più elevati oltre ad una minore conduttività termica.
Tra l'alluminio e il rame, il primo è soggetto a deformazione perché ha un coefficiente di dilatazione termica di carico di snervamento più elevato e una conduttività termica inferiore.
Tipi e cause disaldatura laserdeformazione
Sono stati condotti diversi studi per identificare le reali cause della deformazione dopo lasaldatura laserprocessi.Secondo uno studio, 3 fattori influenzano in modo significativo la resa della saldatura laser: materiale, processo e geometria.
Per esempio,saldatura lasersi deforma perché i parametri di saldatura vengono applicati alla superficie metallica in modi diversi.La velocità di saldatura, la corrente, l'angolo, ecc. saranno concentrati sulle parti da saldare.Quando ci si allontana dalla zona di saldatura, il calore diminuisce gradualmente e si riducono anche gli effetti termici come la dilatazione del metallo.
Pertanto, si può tranquillamente presumere che l'espansione varierà a seconda dell'intensità del calore ricevuto dal metallo.Nell'esempio riportato, la porzione saldata si espande maggiormente perché riceve la maggior quantità di calore dalla sorgente laser.
Quando ilsaldaturaAl termine del processo, il metallo inizierà a raffreddarsi e a restringersi.Il metallo continuerà a contrarsi della stessa quantità con cui si espande.Questo si chiama stress residuo.
Se lo stress è maggiore del carico di snervamento del materiale genitore, possono verificarsi due tipi di stress.
Lo stress da compressione si verifica nell'area attorno al bordo del metallo principale.
Stress da trazione Si verifica quando il resto della superficie del metallo (la superficie non riscaldata) resiste alla contrazione di un metallo riscaldato.
Per comprenderlo ulteriormente, è meglio considerare i diversi modi in cui può verificarsi la deformazione quandosaldaturaè completato.
1. Deformazione longitudinale
Come suggerisce il nome, questa deformazione avviene lungo la lunghezza del materiale da saldare.Quando si raffredda, la saldatura e l'area circostante si restringono.Di conseguenza, il pezzo diventerà più corto.Ciò fa sì che i bordi esterni sembrino più lunghi e la sezione centrale arcuata.
Soprattutto se il pezzo non è fissato correttamente, la deformazione sarà massima.
2. Distorsione laterale
Questo tipo di distorsione si verifica quando i bordi del metallo vengono tirati l'uno verso l'altro.Questa deformazione è causata dal ritiro superiore all'espansione inizialmente avvenuta durantesaldatura laser.
3. Distorsione angolare
La distorsione angolare si verifica quando l'angolo della piastra metallica cambia a causa del restringimento successivosaldatural'attività è completata.I bordi della lamiera vengono tirati l'uno verso l'altro su un lato, facendo apparire curvo il materiale.
Se la saldatura unisce il metallo con un angolo verticale, il metallo verticale non apparirà dritto, ma piuttosto curvo.
4. Distorsione complessa
Questo tipo è una combinazione dei colpi di scena discussi in precedenza.Sembra che si stia deformando, piegando o deformando.Si tratta di piegature e deformazioni di diverso tipo che possono compromettere l'integrità delmateriale saldato.Non importa quanto sia resistente il metallo, se la saldatura laser ne provoca la deformazione, la saldatura fallirà.
10 modi per ridurre al minimo la distorsione della saldatura
Anche se la distorsione è inevitabile, ciò non significa che non puoi fare nulla per minimizzarla.Così come esistono diversi tipi di deformazione, esistono anche vari modi per impedire la deformazione dell'acciaio inossidabile e di altri metalli.Ciò non ha nulla a che fare con la resistenza dell'acciaio scelto.Ciò che conta di più è ciò che fai prima, durante e dopo il tuosaldaturacompito.
Eccone 10 diversisaldaturaidee che puoi usare.
1. Evitare saldature eccessive
Saldaturaaree di grandi dimensioni aumentano il restringimento che si verifica.Ecco perché dovresti pianificare il tuosaldatura laserprocesso soprattutto quando è necessario lavorare su superfici enormi.La regolazione delle dimensioni della superficie riduce al minimosaldaturadistorsioni e tensioni residue, evitando così sprechi di metallo e tempo.
2. Utilizzare intermittentesaldatura
Questa è una tecnica che lascia spazio tra le saldature.Invece di una saldatura continua, salderai un pollice e poi lascerai spazio per il metallo non saldato prima di effettuare un'altra saldatura.Ciò può ridurre efficacemente la deformazione doposaldaturaè completato.
3. Ridurre il numero di trasferimenti
Un altro modo per evitare la distorsione è limitare il numero di passaggi nel filesaldaturaprocessi.Assicurati che una volta sia sufficiente per evitare deformazioni.È possibile provare a eseguire una passata di saldatura di grandi dimensioni invece di diverse passate di saldatura piccole.Secondo TWI, una saldatura singola più grande produce una deformazione angolare minore rispetto a una saldatura formata da più piccoli passaggi
4. Considerare il luogo di saldatura
La posizione delsaldaturaè anche importante.Idealmente, dovresti posizionare la saldatura vicino al centro o all'asse neutro del materiale.Ciò ridurrà al minimo la distorsione quando la saldatura laser inizia a restringersi perché ci sarà meno effetto leva quando le forze di contrazione tentano di spostarsi fuori allineamento.
5. Prova il passo indietrosaldaturatecnica
Passo indietrosaldaturaè una tecnica in cui la direzione di saldatura è da sinistra a destra, ma i segmenti del cordone di saldatura vengono depositati da destra a sinistra.In questo modo si espanderanno i bordi in cui sono posizionati i segmenti del tallone per separare temporaneamente la lamiera.
Una volta completato il movimento da sinistra a destra, la continuazione delle perle farà sì che l'espansione diminuisca man mano che il processo viene completato.Questo è un modo efficace per ridurre al minimo la distorsione.
6. Preimpostazioneparti di saldatura
Ciò comporterà alcuni test per garantire una distorsione minima una volta completata la saldatura.Determinare la preimpostazione richiesta per la saldatura precedente in modo da poter stimare il ritiro che si verificherà.Ciò ti consentirà di apportare modifiche per ridurre al minimo il restringimento e la distorsione.
7. Creare una sequenza di saldatura
Non utilizzare semplicemente una linea retta per saldare le parti.Creare una sequenza di saldatura pianificata in grado di contrastare il restringimento di un'altra parte del materiale da assemblare.In base alla tua conoscenza di come il metallo si restringe, puoi creare una sequenza che bilanci le reazioni per prevenire la deformazione.
8. Bloccare la parte per bloccarla in posizione
Un'altra opzione è usare un jig quando lo seisaldaturale parti insieme.Ciò li proteggerà e impedirà che l’espansione o la contrazione li distorcano.Mantenere le parti in posizione fino al completamento del processo.La mancanza di movimento riduce la distorsione.
9. Considerare la riduzione dello stress termico
Questa è una tecnologia che controlla il riscaldamento e il raffreddamento delle parti unitesaldatura.È in questo momento che si aumenta la temperatura e si controlla lo stress da gestione del raffreddamento indossandolo durante la saldatura del prodotto.
10. Accorciaretempo di saldatura
È inoltre possibile ridurre il tempo di saldatura per ridurre il rischio di distorsione.Sarebbe difficile se lo facessi manualmente.Le parti saldate per prime si raffredderanno prima di essere finite.Tuttavia, se si dispone di apparecchiature di saldatura meccanizzata, è possibile ridurre i tempi di lavorazione e mantenere la distorsione al minimo.