ปัจจุบัน วิธีการประมวลผลทั่วไปในอุตสาหกรรมการผลิตได้เปลี่ยนจากการประมวลผลแบบสัมผัสแบบดั้งเดิมไปเป็นการประมวลผลแบบไม่สัมผัสด้วยเลเซอร์ อุปกรณ์ทั่วไปในการประมวลผลด้วยเลเซอร์ ได้แก่เครื่องเชื่อมเลเซอร์. เพราะ เครื่องเชื่อมเลเซอร์ มีข้อดีที่สำคัญ เช่น ประสิทธิภาพการเชื่อมสูง รอยเชื่อมเล็ก จุดเชื่อมเล็ก ได้รับความนิยมจากลูกค้าจำนวนมาก ยิ่งใช้มาก ความผิดพลาดที่เกิดขึ้นก็จะยิ่งมากขึ้น
แน่นอนว่าเครื่องจักรทุกเครื่องก็มีโอกาสล้มเหลวได้ เพื่อให้ เครื่องเชื่อมเลเซอร์ ทำงานได้ดีขึ้น ลดจำนวนความล้มเหลวและเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน เราต้องเข้าใจปัญหาที่ควรใส่ใจระหว่างการใช้งานและวิธีการจัดการกับความล้มเหลว บทความนี้จะอธิบายวิธีการแก้ไขปัญหาทั่วไปของ เครื่องเชื่อมเลเซอร์-
1. ทำไมรอยร้าวจึงเกิดขึ้นขณะเชื่อมด้วยเครื่องเชื่อมเลเซอร์?
ชนิดของรอยแตกร้าวและกลไกการเกิด:
1. รอยแตกร้าวจากความร้อน:
เรียกอีกอย่างว่ารอยแตกระหว่างเม็ดเกรน เกิดขึ้นส่วนใหญ่ในระหว่างกระบวนการแข็งตัวของรอยเชื่อม
สาเหตุของการก่อตัว:
วัสดุมีปริมาณสิ่งเจือปนสูง (เช่น สิ่งเจือปนที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ เช่น S และ P) ซึ่งแยกตัวที่ขอบเกรนจนเกิดเป็นยูเทกติก ทำให้ความแข็งแรงของขอบเกรนลดลง
เมล็ดข้าวหยาบ และขอบเมล็ดข้าวอ่อน
ความร้อนในการเชื่อมมีมาก ส่งผลให้เวลาในการแข็งตัวยาวนานขึ้นและเมล็ดพืชเจริญเติบโตเพียงพอ
ความเค้นจำกัดการเชื่อมมีมาก และเกิดการแตกร้าวในระหว่างการทำความเย็นและการหดตัว
ลักษณะทั่วไป:
โดยทั่วไปจะขยายไปตามแนวขอบเกรน
ส่วนใหญ่จะปรากฏในบริเวณกึ่งกลางของรอยเชื่อมหรือใกล้กับแนวฟิวชั่น
2. รอยแตกร้าวจากความเย็น:
เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการทำความเย็นหลังจากการเชื่อมเสร็จสิ้น และปรากฏขึ้นหลังจากล่าช้าไปหลายชั่วโมงหรือหลายวัน
สาเหตุของการก่อตัว:
มีการสร้างโครงสร้างเชื่อมที่แข็งตัว (เช่น มาร์เทนไซต์) ซึ่งเปราะบางมาก
มีปริมาณไฮโดรเจนสูง (ลวดเชื่อมเปียก สภาพแวดล้อมที่มีความชื้น)
ความเครียดในการเชื่อมสูง
ไม่มีการอุ่นล่วงหน้าหรืออุ่นล่วงหน้าไม่เพียงพอก่อนการเชื่อม
ลักษณะทั่วไป:
ทิศทางส่วนใหญ่จะเป็นแนวนอนหรือตามแนวโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน
มันล่าช้าและไม่สามารถคาดเดาได้
3. รอยแตกร้าวจากการทำความร้อน:
การอ่อนตัวของขอบเกรน: ธาตุโลหะผสม (เช่น V, หมายเหตุ, ติ เป็นต้น) ตกตะกอนที่ขอบเกรนและสร้างเฟสที่เปราะ วงจรความร้อนหลายรอบนำไปสู่โครงสร้างขอบเกรนที่หลวม
ช่วงความไวต่ออุณหภูมิ: เมื่อถูกให้ความร้อนซ้ำถึง 450~650°C (หรือโซนอุณหภูมิที่ไวต่อวัสดุเฉพาะ) ความเปราะบางของขอบเกรนจะมีนัยสำคัญและเกิดรอยแตกร้าวได้ง่าย
ผลกระทบจากความเค้นตกค้าง: ความเค้นดึงตกค้างเดิมในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนจะถูกปลดปล่อยออกมาในระหว่างการให้ความร้อน ทำให้เกิดการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว
ลักษณะรอยแตกร้าว:
ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมหรือชั้นกลางของการเชื่อมหลายชั้นแบบหลายรอบ
ตั้งอยู่ในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน โดยมีลักษณะเป็นรอยแตกร้าวตามขวาง
มักจะขยายไปตามแนวขอบเกรนโดยมีความล่าช้า
ยากที่จะตรวจจับได้ และอาจก่อให้เกิดอันตรายได้มาก
การวิเคราะห์ปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดรอยแตกร้าว:
ส่วนประกอบของวัสดุ:
วัสดุต่างๆ เช่น เหล็กกล้าคาร์บอนสูง เหล็กกล้าแรงสูง โลหะผสมอลูมิเนียม โลหะผสมนิกเกิล ฯลฯ มีความไวต่อการแตกร้าวสูง
ธาตุเจือปน (S, P, B เป็นต้น) สามารถแยกออกจากกันได้ง่ายที่ขอบเกรนจนทำให้เกิดโครงสร้างเปราะบาง
อินพุตความร้อนในการเชื่อม:
ความร้อนที่มากเกินไป: การเชื่อมเย็นลงช้า เมล็ดหยาบ และแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกร้าวเพิ่มขึ้น
ความร้อนเข้ามากเกินไป: การเชื่อมหลอมเหลวไม่ดี ทำให้เกิดโซนความเค้นเข้มข้น
ความเร็วในการเชื่อม:
ความเร็วเกินควร: ความร้อนไม่เพียงพอ การเจาะทะลุไม่เพียงพอ การยึดติดข้อต่อไม่ดี
ความเร็วที่มากเกินไป: การขยายตัวของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน การเพิ่มขึ้นของรอบความร้อน และความเสี่ยงสูงของการเปราะบางที่ขอบเกรน
การออกแบบโครงสร้างเชื่อม:
พื้นที่ที่มีโครงสร้างที่ซับซ้อนหรือมีความเครียดรวมกันมาก (เช่น แผ่นหนาและข้อต่อไขว้) มีแนวโน้มที่จะแตกร้าวได้ง่ายขึ้น
การออกแบบที่ไม่สมเหตุสมผลทำให้เกิดการเสียรูปและความเค้นตกค้างขนาดใหญ่หลังการเชื่อม
ช่องว่างการประกอบ:
ช่องว่างที่มากเกินไป: การหลอมรวมที่ยาก การเติมที่ไม่เพียงพอ รูพรุน การไม่หลอมรวม และรอยแตกร้าวขนาดเล็ก
ช่องว่างที่ไม่สม่ำเสมอ: ความผันผวนของปริมาณความร้อนในพื้นที่และความเข้มข้นของความเครียด
การอุ่นล่วงหน้า/การอบหลังการอุ่น:
การอุ่นล่วงหน้าไม่เพียงพอก่อนการเชื่อม: ทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว สร้างโครงสร้างที่เปราะบางได้ง่าย (เช่น มาร์เทนไซต์)
การอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมที่ไม่เหมาะสม: ไม่สามารถทำให้การระบายความร้อนช้าลงตามกระบวนการ หรือระยะเวลาการยึดเกาะไม่เพียงพอ ทำให้เกิดรอยแตกร้าว
ความชื้นในสิ่งแวดล้อม/ปริมาณไฮโดรเจน:
สภาพแวดล้อมในการเชื่อมมีความชื้น วัสดุเชื่อมจะมีน้ำ และพื้นผิวของวัสดุต้นทางจะมีน้ำหรือสนิม ซึ่งจะเพิ่มปริมาณไฮโดรเจน
อะตอมไฮโดรเจนแพร่กระจายเข้าไปในรอยเชื่อม ทำให้เกิดรอยแตกร้าวที่เกิดจากไฮโดรเจน (โดยเฉพาะรอยแตกร้าวจากความเย็น)
วิธีแก้ไขเฉพาะสำหรับรอยร้าวของเครื่องเชื่อมเลเซอร์:
1. การเลือกใช้วัสดุ:
เลือกใช้วัสดุที่มีความทนทานต่อการแตกร้าวสูง;
ลดปริมาณสิ่งเจือปน เช่น S และ P ในวัสดุ
ใช้วัสดุเชื่อมที่มีไฮโดรเจนต่ำ
สำหรับโลหะผสมอะลูมิเนียม ให้เลือกโลหะผสมรุ่นที่มีประสิทธิภาพในการเชื่อมที่ดี
2. ปรับพารามิเตอร์การเชื่อมของเครื่องเชื่อมเลเซอร์:
ลดพลังงานเลเซอร์หรือความร้อนเข้าอย่างเหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงการเชื่อมที่มีมากเกินไป
ตั้งความเร็วในการเชื่อมให้เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนมากเกินไป
ใช้กลยุทธ์ลดความร้อนเข้าสำหรับการเชื่อมแบบหลายรอบ
ควบคุมขนาดจุด ตำแหน่งโฟกัส และความลึกในการเชื่อม
3. ปรับปรุงการออกแบบโครงสร้าง:
ลดข้อจำกัดในการเชื่อม (เช่น ปลายที่อิสระหรือการเปลี่ยนผ่านที่สมเหตุสมผล)
เพิ่มประสิทธิภาพรูปแบบข้อต่อ เช่น การเลือกข้อต่อแบบชนแทนข้อต่อแบบ T
รักษาช่องว่างในการประกอบให้เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงการเชื่อมที่ว่างเปล่าหรือการเจาะที่ไม่สมบูรณ์
4. มาตรการก่อน/หลังการเชื่อม
การอุ่นล่วงหน้าก่อนการเชื่อม: โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงสูงและเหล็กกล้าคาร์บอนสูง ขอแนะนำให้อุ่นล่วงหน้าที่อุณหภูมิ 100~300°C;
การหุ้มฉนวนหรือการอบอ่อนหลังการเชื่อม: การทำความเย็นช้าๆ เพื่อขจัดความเครียด
ควบคุมอุณหภูมิและความชื้นโดยรอบเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวที่เกิดจากไฮโดรเจน
5. การแนะนำกระบวนการเสริม:
การเชื่อมไฮบริดเลเซอร์อาร์ก: ลดปริมาณความร้อนสูงสุดที่ป้อนเข้า
ใช้ก๊าซป้องกันด้านหลัง (เช่น อาร์กอน) เพื่อลดการเกิดออกซิเดชัน
ใช้การเชื่อมแบบแกว่งเพื่อเพิ่มความกว้างของรอยเชื่อมและลดความเข้มข้นของความเค้น
6. การตรวจจับและการติดตาม:
ระบบตรวจสอบอุณหภูมิแบบเรียลไทม์;
เทคโนโลยีการตรวจจับรอยแตกแบบออนไลน์ เช่น การปล่อยเสียงและการถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรด
ใช้การทดสอบแบบไม่ทำลายหลังการเชื่อม (ยูที, พีที, อาร์ที) เพื่อตรวจสอบความเสี่ยงต่อรอยแตกร้าว
2. เครื่องเชื่อมเลเซอร์ไม่มีความสามารถในการเจาะทะลุเพียงพอ:
1) พลังงานเลเซอร์ไม่เพียงพอ สามารถแก้ไขได้โดยการเพิ่มความกว้างพัลส์และกระแส
2) ปริมาณการเบลอของกระจกโฟกัสไม่ถูกต้อง และควรปรับปริมาณการเบลอให้อยู่ในตำแหน่งที่ใกล้กับจุดโฟกัส (แต่ไม่ควรเกิดการกระเซ็นของแสง)
3. ลำแสงเลเซอร์ของเครื่องเชื่อมเลเซอร์จะอ่อนลงในระหว่างการเชื่อม:
1) น้ำหล่อเย็นปนเปื้อนหรือไม่ได้เปลี่ยนมาเป็นเวลานาน ให้เปลี่ยนน้ำหล่อเย็นและทำความสะอาดหลอดแก้วกรอง ยูวี และหลอดไฟซีนอนเพื่อแก้ไขปัญหา
2) เลนส์โฟกัสหรือไดอะแฟรมโพรงเรโซแนนซ์เลเซอร์ชำรุดเสียหายหรือปนเปื้อน และควรเปลี่ยนหรือทำความสะอาดทันที
3) เลเซอร์ในเส้นทางแสงหลักมีการชดเชย ปรับไดอะแฟรมสะท้อนแสงเต็มและกึ่งสะท้อนแสงในเส้นทางแสงหลัก ใช้กระดาษภาพถ่ายเพื่อตรวจสอบและปรับจุดวงกลม
4) เลเซอร์ไม่ได้ถูกส่งออกจากจุดศูนย์กลางของหัวฉีดอากาศทองแดงที่อยู่ใต้หัวโฟกัส ปรับไดอะแฟรมสะท้อนแสง 45 องศาเพื่อให้เลเซอร์ส่งออกจากจุดศูนย์กลางของหัวฉีดอากาศ
5) ชัตเตอร์ออปติคอลไม่ได้เปิดออกจนสุด ตรวจสอบและเติมน้ำมันหล่อลื่นลงในขั้วต่อชัตเตอร์ออปติคอลเพื่อให้ขั้วต่อมีความเรียบเนียน
บทความนี้จะอธิบายว่าทำไมรอยร้าวจึงปรากฏขึ้นระหว่างการเชื่อมด้วยเครื่องเชื่อมเลเซอร์? และวิธีแก้ไขเฉพาะเจาะจง ปัญหาที่พบในเครื่องเชื่อมเลเซอร์สองเครื่องหลังจะอธิบายโดยย่อ แต่หากคุณต้องการอัปเดตความเข้าใจในเชิงลึก โปรดติดต่อเรา เราจะพูดคุยกับช่างเทคนิคของ นกอินทรี ในเชิงลึกมากขึ้น จากนั้นจึงแบ่งปันกับคุณ!
ข้างต้นเป็นสามวิธีทั่วไปในการจัดการกับข้อผิดพลาดของเครื่องเชื่อมเลเซอร์ ฉันหวังว่ามันจะเป็นประโยชน์กับคุณ
หากจำเป็นกรุณาติดต่อฝ่ายการขายการค้าต่างประเทศ นกอินทรี ของเราเพื่อติดต่อและจัดซื้อ!