Soldadura per làserla distorsió és un problema comú quan s'utilitza una calor extremadament alta per fondre metall. Obteniu informació sobre com minimitzar la distorsió de la soldadura i consells sobre com solucionar-ho quan es produeixi.
Soldadura per làserés una tecnologia potent que utilitza la calor generada per la tecnologia làser per fusionar dos materials (com ara plaques d'acer). La soldadura s'enfronta al repte de la distorsió de la soldadura a causa de la reacció natural dels metalls a la calor extrema. Aquesta és una deformació que compromet la integritat del metall fos. Afortunadament, hi ha maneres de minimitzar la distorsió mitjançant la implementació dels paràmetres del procés de soldadura.
En aquest article, ens centrarem en què és la distorsió de soldadura, què la causa i com minimitzar-ne els efectes. També trobareu consells efectius per ajudar-vos a abordar els efectes de la distorsió de la soldadura.
Què éssoldadura làserdeformació?
La deformació o deformació de la soldadura implica canvis en la forma i la mida de l'estructura metàl·lica. Aquest és un efecte natural de la soldadura. Quan els metalls ho sónsoldadura per làser, estan exposats a una calor extremadament alta que fa que es fonguin. Això fa que el material s'expandeixi.
A mesura que el metall fos es refreda a temperatura ambient, es solidifica i comença a encongir-se. Aquest és l'estrès residual. Si l'escalfament està localitzat i la resta de la superfície metàl·lica no s'escalfa, no s'expandirà ni es contraurà de la mateixa manera. Això provoca distorsió.
Materials que es deformen fàcilment després de la soldadura
Per determinar per què un material és susceptible a la distorsió de soldadura, heu d'entendre les propietats que afecten la distorsió. Alguns materials són més susceptibles a la deformació a causa de les propietats físiques i mecàniques.
1. Les propietats físiques són mesures d'expansió tèrmica i conductivitat tèrmica.
L'expansió tèrmica és el moviment del metall a mesura que s'expandeix quan s'escalfa i es contrau quan es refreda. Si hi ha un coeficient elevat, el material s'expandeix i es contrau més fàcilment, de manera que es retorçarà més.
La conductivitat tèrmica, en canvi, mesura el flux de calor al llarg d'un material. L'alta conductivitat tèrmica dissipa la calor més ràpidament. Com que la presència de calor pot fer que els materials es deformin fàcilment, la baixa conductivitat augmenta les possibilitats de deformació durant la soldadura.
2. Pel que fa a les propietats mecàniques, cal tenir en compte dos factors, el límit elàstic i el mòdul elàstic.
El límit elàstic es refereix a quanta pressió pot suportar un material en resposta a forces externes. Per tant, els materials amb majors límits de fluència tenen tensions residuals més altes i, per tant, es deformen més fàcilment.
El mòdul d'elasticitat es refereix a la capacitat d'un material per expandir-se i contraure's. Un mòdul elàstic més elevat significa que el material té una major capacitat de resistir la deformació.
Tenint en compte aquestes propietats, podeu suposar que si un material té un coeficient d'expansió tèrmica més alt, una conductivitat tèrmica més baixa, una força elàstica més alta i un mòdul elàstic més baix.
Materials que es deformen fàcilment després de la soldadura
Comparant l'acer inoxidable amb l'acer al carboni, es pot suposar que el primer és més susceptible a la deformació perquè té una major resistència a la fluència i un coeficient d'expansió tèrmica, així com una menor conductivitat tèrmica.
Entre l'alumini i el coure, el primer és propens a la deformació perquè té un coeficient d'expansió tèrmica més gran i una conductivitat tèrmica més baixa.
Tipus i causes desoldadura làserdeformació
S'han realitzat diversos estudis per identificar les causes reals de la deformació després del procés de soldadura làser. Segons un estudi, 3 factors afecten significativament el rendiment de la soldadura làser: material, procés i geometria.
Per exemple,soldadura làseres deforma perquè els paràmetres de soldadura s'apliquen a la superfície metàl·lica de diferents maneres. La velocitat de soldadura, el corrent, l'angle, etc. es concentraran en les peces que s'estan soldant. Quan s'allunya de la zona de soldadura, la calor disminueix gradualment i també es redueixen els efectes tèrmics com l'expansió del metall.
Per tant, es pot suposar amb seguretat que l'expansió variarà en funció de la intensitat de calor rebuda pel metall. En l'exemple donat, la part soldada s'expandeix més perquè rep més calor de la font làser.
Quan acabi el procés de soldadura, el metall començarà a refredar-se i a encongir-se. El metall continuarà reduint-se en la mateixa quantitat que s'expandeix. Això s'anomena estrès residual.
Si l'esforç és més gran que el límit elàstic del material de partida, es poden produir dos tipus de tensió.
L'estrès de compressió es produeix a la zona al voltant de la vora del metall matriu.
Esforç de tracció Es produeix quan la contracció d'un metall escalfat es resisteix per la resta de la superfície del metall (la superfície no escalfada).
Per entendre-ho millor, el millor és tenir en compte les diferents maneres en què es pot produir la deformació quan es completa la soldadura.
1. Deformació longitudinal
Com el seu nom indica, aquesta deformació es produeix al llarg de la longitud del material que s'està soldant. A mesura que es refreda, la soldadura i la zona que l'envolta es redueixen. Com a resultat, la peça de treball es farà més curta. Això fa que les vores exteriors semblin més llargues i que la secció central sembli arqueada.
Sobretot si la peça no es fixa correctament, la deformació serà màxima.
2. Distorsió lateral
Aquest tipus de distorsió es produeix quan les vores del metall s'estiren l'una cap a l'altra. Aquesta deformació és causada per una contracció que supera l'expansió que es va produir inicialment durant la soldadura làser.
3. Distorsió d'angle
La distorsió de l'angle es produeix quan l'angle de la placa metàl·lica canvia a causa de la contracció després de completar la tasca de soldadura. Les vores de la xapa s'estiren una cap a l'altra per un costat, fent que el material sembli corbat.
Si la soldadura s'uneix al metall en un angle vertical, el metall vertical no apareixerà recte, sinó corbat.
4. Distorsió complexa
Aquest tipus és una combinació dels girs comentats anteriorment. Sembla que s'estigui deformant, doblegant o deformant. Es tracta de diferents tipus de corbes i deformacions que poden comprometre la integritat del material soldat. Per molt fort que sigui el metall, si la soldadura làser fa que es deformi, la soldadura fallarà.
10 maneres de minimitzar la distorsió de la soldadura
Tot i que la distorsió és inevitable, això no vol dir que no pugueu fer res per minimitzar-la. De la mateixa manera que hi ha diferents tipus de deformació, també hi ha diverses maneres d'evitar que l'acer inoxidable i altres metalls es deformin. Això no té res a veure amb la resistència de l'acer escollit. El que més importa és el que feu abans, durant i després de la vostra tasca de soldadura.
Aquí teniu 10 idees de soldadura diferents que podeu utilitzar.
1. Eviteu la soldadura excessiva
La soldadura de grans àrees augmenta la contracció que es produeix. És per això que hauríeu de planificar el vostre procés de soldadura làser, especialment quan necessiteu treballar en grans superfícies. L'ajust de les dimensions de la superfície minimitza la distorsió de la soldadura i les tensions residuals, evitant així la pèrdua de metall i temps.
2. Utilitzeu la soldadura intermitent
Aquesta és una tècnica que deixa espai entre les soldadures. En lloc d'una soldadura contínua, soldareu una polzada i després deixareu espai per al metall sense soldar abans de fer una altra soldadura. Això pot reduir eficaçment la deformació després de completar la soldadura.
3. Reduir el nombre de transferències
Una altra manera d'evitar la distorsió és limitar el nombre de passades en el procés de soldadura. Assegureu-vos que una vegada és suficient per evitar la deformació. Podeu provar de realitzar una passada de soldadura gran en lloc de diverses passades de soldadura petites. Segons TWI, una soldadura única més gran produeix menys deformació angular que una soldadura formada per múltiples passades petites.
4. Considereu la ubicació de la soldadura
La ubicació de la soldadura també és important. L'ideal seria col·locar la soldadura a prop del centre o de l'eix neutre del material. Això minimitzarà la distorsió quan la soldadura làser comenci a reduir-se perquè hi haurà menys palanca a mesura que les forces de contracció intentin sortir de l'alineació.
5. Proveu la tècnica de soldadura de retrocés
La soldadura de pas posterior és una tècnica on la direcció de soldadura és d'esquerra a dreta, però els segments de cordó de soldadura es dipositen de dreta a esquerra. En fer-ho, s'amplien les vores on es col·loquen els segments de perles per separar temporalment la xapa.
Quan s'hagi completat el moviment d'esquerra a dreta, la continuació de les perles farà que l'expansió disminueixi a mesura que es completi el procés. Aquesta és una manera eficaç de minimitzar la distorsió.
6. Peces de soldadura predeterminades
Això implicarà algunes proves per garantir una distorsió mínima un cop finalitzada la soldadura. Determineu el preajust necessari per a la soldadura anterior perquè pugueu estimar la contracció que experimentarà. Això us permetrà fer ajustos per minimitzar la contracció i la distorsió.
7. Crea una seqüència de soldadura
No utilitzeu només una línia recta per soldar peces. Creeu una seqüència de soldadura planificada que pugui contrarestar la contracció d'una altra part del material que s'està muntant. A partir del vostre coneixement de com es contrau el metall, podeu crear una seqüència que equilibri les reaccions per evitar la deformació.
8. Subjeu la peça per bloquejar-la al seu lloc
Una altra opció és utilitzar una plantilla quan esteu soldant les peces juntes. Això els assegurarà i evitarà que l'expansió o la contracció els distorsioni. Mantingueu les peces al seu lloc fins que finalitzi el procés. La manca de moviment redueix la distorsió.
9. Considereu l'alleujament de l'estrès tèrmic
Es tracta d'una tecnologia que controla l'escalfament i la refrigeració de les peces unides per soldadura. És llavors quan augmenteu la temperatura i controleu l'estrès de gestió de la refrigeració fent-lo servir mentre soldeu el producte.
10. Escurçar el temps de soldadura
També podeu escurçar el temps de soldadura per reduir el risc de distorsió. Això seria un repte si ho feu manualment. Les peces que soldeu primer es refredaran abans que s'acabin. Tanmateix, si disposeu d'equips mecanitzats per a la soldadura, podeu reduir el temps de processament i mantenir la distorsió al mínim.