Atualmente, na indústria de manufatura, o método de processamento comum mudou do processamento tradicional por contato para o processamento a laser sem contato. O equipamento comum no processamento a laser émáquina de solda a laser. Porque máquina de solda a laser Possui vantagens significativas, como alta eficiência de soldagem, soldas pequenas e pontos pequenos, sendo muito apreciado por muitos clientes. Quanto mais utilizado, mais falhas correspondentes ocorrerão.
Claro que qualquer máquina tem a possibilidade de falhar. Para fazer a máquina de solda a laser Para que o sistema funcione melhor, reduza o número de falhas e aumente sua eficiência, precisamos entender os problemas aos quais devemos prestar atenção durante sua operação e os métodos de tratamento de falhas. Este artigo explica principalmente os métodos comuns de solução de problemas de máquina de solda a laser:
1. Por que aparecem rachaduras durante a soldagem com máquina de solda a laser?
Tipo de fissura e mecanismo de formação:
1. Trinca térmica:
Também conhecida como trinca intergranular, ela é gerada principalmente durante o processo de solidificação da solda.
Causas de formação:
O material tem alto teor de impurezas (como impurezas de baixo ponto de fusão, como S e P), que se segregam no contorno do grão para formar eutético, reduzindo a resistência do contorno do grão;
Os grãos são grosseiros e os contornos dos grãos são fracos;
A entrada de calor da soldagem é grande, resultando em um longo tempo de solidificação e crescimento de grãos suficiente;
A tensão de restrição da solda é grande, e ocorrem rachaduras durante o resfriamento e a contração.
Características típicas:
Geralmente se expandem ao longo do contorno do grão;
Aparecem principalmente no centro da solda ou perto da linha de fusão.
2. Fissuras frias:
Ocorrem durante o processo de resfriamento após a conclusão da soldagem e aparecem após um atraso de várias horas ou até mesmo dias.
Causas de formação:
A estrutura de endurecimento da solda (como a martensita) é formada, a qual é altamente quebradiça;
Alto teor de hidrogênio (arame de solda úmido, ambiente úmido);
Alto estresse de soldagem;
Nenhum pré-aquecimento ou pré-aquecimento insuficiente antes da soldagem.
Características típicas:
A direção é principalmente horizontal ou ao longo da zona afetada pelo calor;
É demorado e imprevisível.
3. Reaquecimento de fissuras:
Enfraquecimento do contorno de grão: elementos de liga (como V, Nb, Ti, etc.) precipitam no contorno de grão para formar fases frágeis; múltiplos ciclos térmicos levam à estrutura de contorno de grão frouxa.
Faixa de sensibilidade à temperatura: Quando reaquecido a 450~650°C (ou a zona de temperatura sensível de um material específico), a fragilização do contorno do grão é significativa e rachaduras são facilmente induzidas.
Efeito da tensão residual: A tensão de tração residual original na zona afetada pelo calor é liberada durante o aquecimento, causando propagação de rachaduras.
Características da fissura:
Ocorrem principalmente no tratamento térmico pós-soldagem ou na camada intermediária da soldagem multicamadas e multipasses;
Localizada na zona afetada pelo calor, na forma de fissuras transversais;
Muitas vezes se estendem ao longo do contorno do grão, com atraso;
Difícil de detectar, com grandes danos.
Análise dos fatores que afetam a formação de fissuras:
Composição do material:
Materiais como aço de alto carbono, aço de alta resistência, liga de alumínio, liga à base de níquel, etc. têm alta sensibilidade a rachaduras;
Elementos de impurezas (S, P, B, etc.) são fáceis de segregar no contorno do grão para formar uma estrutura quebradiça.
Entrada de calor de soldagem:
Aporte excessivo de calor: resfriamento lento da solda, grãos grosseiros e maior tendência a rachaduras;
Aporte excessivo de calor: má fusão da solda, formação de zona de concentração de tensões.
Velocidade de soldagem:
Velocidade excessiva: calor insuficiente, penetração insuficiente, má colagem das juntas;
Velocidade excessiva: expansão da zona afetada pelo calor, aumento dos ciclos térmicos e alto risco de fragilização dos contornos dos grãos.
Projeto da estrutura de solda:
Áreas com estruturas complexas ou concentração de tensões (como placas espessas e juntas transversais) são mais propensas a rachaduras;
O design irracional leva a grandes deformações e tensões residuais após a soldagem.
Lacuna de montagem:
Gap excessivo: fusão difícil, preenchimento insuficiente, poros, não fundidos e microfissuras;
Lacuna irregular: flutuações locais de entrada de calor e concentração de tensão.
Pré-aquecimento/pós-tratamento térmico:
Pré-aquecimento insuficiente antes da soldagem: resfriamento rápido, fácil geração de estrutura quebradiça (como martensita);
Tratamento térmico pós-soldagem inadequado: falha no resfriamento lento de acordo com o processo ou tempo de espera insuficiente, induzindo trincas.
Umidade ambiental/teor de hidrogênio:
O ambiente de soldagem é úmido, os materiais de soldagem contêm água e a superfície do material de base tem água ou ferrugem, o que aumentará o teor de hidrogênio;
Átomos de hidrogênio se difundem na solda, causando rachaduras induzidas por hidrogênio (especialmente rachaduras frias).
Soluções específicas para trincas em máquinas de solda a laser:
1. Seleção de materiais:
Selecione materiais com forte resistência a rachaduras;
Reduzir o teor de impurezas como S e P no material;
Utilize materiais de soldagem com baixo teor de hidrogênio;
Para ligas de alumínio, selecione modelos de liga com bom desempenho de soldagem.
2. Ajuste os parâmetros de soldagem da máquina de solda a laser:
Reduza adequadamente a potência do laser ou a entrada de calor para evitar poça de solda excessiva;
Ajuste razoavelmente a velocidade de soldagem para evitar zona afetada por calor excessivo;
Utilize uma estratégia de entrada de calor decrescente para soldagem multipasse;
Controle o tamanho do ponto, a posição do foco e a profundidade da soldagem.
3. Melhorar o projeto estrutural:
Reduzir restrições na solda (como extremidades livres ou transições razoáveis);
Otimizar a forma da junta, como escolher juntas de topo em vez de juntas em T;
Mantenha uma folga de montagem razoável para evitar soldagem vazia ou penetração incompleta.
4. Medidas de tratamento pré-soldagem/pós-soldagem
Pré-aquecimento antes da soldagem: Especialmente para aço de alta resistência e aço de alto carbono, recomenda-se pré-aquecer a 100~300°C;
Isolamento ou recozimento após soldagem: Resfriamento lento para eliminar tensões;
Controle a temperatura e a umidade ambiente para evitar rachaduras induzidas por hidrogênio.
5. Introdução de processos auxiliares:
Soldagem híbrida a laser e arco: reduz o pico de calor de entrada;
Utilize gás de proteção traseira (como argônio) para reduzir a oxidação;
Utilize soldagem por oscilação para aumentar a largura da solda e reduzir a concentração de tensão.
6. Detecção e monitoramento:
Sistema de monitoramento de temperatura em tempo real;
Tecnologia de detecção de rachaduras on-line, como emissão acústica e imagem térmica infravermelha;
Utilize métodos de testes não destrutivos pós-soldagem (UT, PT, RT) para verificar riscos de rachaduras.
2. A máquina de solda a laser não tem penetração suficiente:
1) A energia do laser não é suficiente, o que pode ser resolvido aumentando a largura do pulso e a corrente.
2) A quantidade de desfoque do espelho de foco está incorreta, e a quantidade de desfoque deve ser ajustada para uma posição próxima ao ponto focal (mas nenhum respingo deve ser gerado).
3. O feixe de laser da máquina de solda a laser enfraquece durante a soldagem:
1) A água de resfriamento está poluída ou não foi trocada há muito tempo. Troque a água de resfriamento e limpe o tubo de vidro do filtro UV e a lâmpada de xenônio para resolver o problema.
2) A lente de foco ou o diafragma da cavidade ressonante do laser estão danificados ou contaminados e devem ser substituídos ou limpos a tempo.
3) O laser no caminho óptico principal está deslocado. Ajuste os diafragmas de reflexão total e semirreflexão no caminho óptico principal. Use papel fotográfico para verificar e ajustar o ponto circular.
4) O laser não sai do centro do bico de ar de cobre sob a cabeça de foco. Ajuste o diafragma de reflexão de 45 graus para que a saída do laser saia do centro do bico de ar.
5) O obturador óptico não está totalmente aberto. Verifique e adicione óleo lubrificante ao conector do obturador óptico para que o conector fique mecanicamente liso.
Este artigo explica principalmente por que surgem rachaduras durante a soldagem com máquinas de solda a laser, e suas soluções específicas. Os problemas encontrados pelas duas últimas máquinas de solda a laser são brevemente apresentados, mas se você quiser se aprofundar mais, entre em contato conosco. Conversaremos com os técnicos da Eagle em mais detalhes e, em seguida, compartilharemos com você!
As três maneiras mais comuns de lidar com falhas em máquinas de solda a laser são as mencionadas acima. Espero que possam ser úteis.
Se necessário, entre em contato com nosso Departamento de Vendas de Comércio Exterior da Eagle para comunicação e compra!