Нержавіюча сталь — це матеріал, який використовується в широкому спектрі застосувань завдяки властивій їй корозійній стійкості, стійкості до високотемпературного окислення та міцності. З’єднання окремих деталей з нержавіючої сталі за допомогою високоефективного процесу зварювання є кращим порівняно з іншими методами зварювання або з’єднання в багатьох автомобільних, медичних, військових і аерокосмічних (MIL/AERO) застосуваннях, оскільки з’єднання лазерного зварювання забезпечують найвищу міцність і низку інших переваги. До них належать:
Мала площа ЗТВ:З’єднання з нержавіючої сталі часто мають бути не тільки міцними, але й косметично чистими. Лазер пропонує найменшу зону теплового впливу, або "HAZ". Це також робить лазерне зварювання ідеальним для виробів із складними візерунками зварювання або там, де важкодоступна зона зварювання. Оскільки лазерний промінь можна сфокусувати так точно, є менша ймовірність пошкодження, виїмки або деформації навколишніх поверхонь.
Чистий процес:Оскільки операція лазерного зварювання — це просто сплавлення металів, (зазвичай) немає потреби в наповнювачах і немає додаткових екологічних ризиків. Часто це робить лазерне зварювання найбільш економічно ефективним і екологічно чистим варіантом. А в кінцевих продуктах, таких як труби з нержавіючої сталі, які використовуються в медичних пристроях і хірургічних додатках, загальна чистота лазера гарантує, що продукти постачаються без забруднень і задирок.
Менше корозії:Під час звичайного зварювання TIG або MIG електрод, який використовується для зварювання, містить незначну кількість вологи. Тепло зварювання спричиняє швидке розкладання води, при цьому виділяється водень, який потрапляє в метал, внаслідок чого він стає крихким. Оскільки лазерне зварювання не покладається на електрод для проведення тепла, немає ризику самоспричинення корозії.
Точність:Вихідна потужність, розмір зварювального шва, глибина зварювального шва, швидкість зварювання та траєкторія лазерного променя на поверхні з нержавіючої сталі — усе це можна контролювати. Результатом є дуже точне зварювання. Найтонші листи нержавіючої сталі також можна зварювати лазером завдяки такому оптимальному контролю.
Зменшене теплове спотворення:Додатковою перевагою лазерного зварювання нержавіючої сталі є зменшення теплових спотворень і залишкових напруг порівняно зі звичайними методами зварювання. Це особливо важливо для нержавіючої сталі, яка має на 50% більше теплове розширення, ніж звичайна вуглецева сталь.
Автоматизація:Ще одна перевага висококонтрольованого процесу полягає в тому, що лазерне зварювання є високопрограмованим і роботизованим. Оскільки його легше автоматизувати порівняно з методами зварювання інертним газом металу (MIG)* або інертним газом вольфраму (TIG)*, можна досягти більшої повторюваності та швидшої пропускної здатності.
Розуміння 4 типів матеріалів з нержавіючої сталі
Нержавіюча сталь описується відповідно до властивостей матеріалу кожного типу. Це міркування та вимоги до лазерного зварювання для кожного.
Аустенітні нержавіючі сталі
Нержавіюча сталь серії 300 - це аустенітна нержавіюча сталь. Ці нержавіючі сталі використовуються у сферах застосування, що вимагають стійкості до корозії та міцності, а також коли розглядаються питання щодо теплових спотворень. Нержавіючу сталь серії 300 можна знайти в широкому діапазоні застосувань у нафтовій, транспортній, хімічній та енергетичній промисловості. Ці нержавіючі сталі особливо корисні в умовах високої температури. Ця серія нержавіючої сталі підходить як для імпульсного, так і для лазерного зварювання безперервною хвилею (CW). Лазерне зварювання нержавіючої сталі забезпечує дещо кращу глибину зварного шва та підвищену швидкість зварювання порівняно з низьковуглецевими сталями завдяки нижчій теплопровідності більшості аустенітних нержавіючих сталей. Вищі швидкості лазерного зварювання також сприяють зниженню сприйнятливості до корозії, спричиненої осадженням карбідів хрому на межах зерен. Карбіди хрому можуть випадати в осад, якщо під час зварювання надто високе підведення тепла.
Феритні нержавіючі сталі
Феритна нержавіюча сталь серії 400, як правило, містить мало нікелю або взагалі його не містить і не має такої гарної здатності до лазерного зварювання порівняно з аустенітними марками. Лазерне зварювання феритних марок нержавіючої сталі в деяких випадках погіршує в'язкість з'єднання і стійкість до корозії. Зниження ударної в'язкості частково пов'язане з утворенням грубих зерен у зоні термічного впливу та утворенням мартенситу, яке відбувається в класах з високим вмістом вуглецю. Зона термічного впливу може мати більш високу твердість через швидке охолодження, що підвищує крихкість.
Мартенситні нержавіючі сталі
The martensitic 400 series of stainless steel is more challenging to laser weld than the austenitic and ferritic grades. Laser welding high carbon martensitic grades (>{{0}}.15% вуглецю) може спричинити крихкість матеріалу в зоні термічного впливу. Якщо необхідно зварювати мартенситну нержавіючу сталь із вмістом вуглецю понад 0,1%, то використання наповнювача з аустенітної нержавіючої сталі може покращити міцність зварного шва та зменшити схильність до розтріскування, але не може зменшити крихкість у зоні термічного впливу. Попереднє нагрівання матеріалу перед зварюванням або загартування матеріалу до 650-750 ступеня після лазерного зварювання допоможе зменшити крихкість у зоні термічного впливу.
Дуплексні нержавіючі сталі
Дуплексні нержавіючі сталі - це суміш аустенітно-ферритних нержавіючих сталей. Ці нержавіючі сталі характеризуються двофазною мікроструктурою, яка містить аустеніт і ферит. Об'ємні частки аустеніту і фериту приблизно рівні. Основними легуючими елементами є хром, нікель і молібден. Дуплексні нержавіючі сталі зазвичай також леговані невеликою кількістю азоту. Дуплексний матеріал зазвичай добре зварюється.