Definicja wady rozpryskowej: W procesie spawania wadą rozpryskową są kropelki stopionego metalu wyrzucane z jeziorka spawalniczego podczas spawania. Krople te mogą opadać na otaczającą powierzchnię roboczą, powodując jej chropowatość i nierówności, a także utratę jakości jeziorka spawalniczego, co skutkuje wgnieceniami, punktami wybuchu i innymi wadami na powierzchni spoiny, wpływającymi na jej właściwości mechaniczne.
Rozprysk w spawaniu odnosi się do kropelek stopionego metalu wyrzucanych z jeziorka spawalniczego podczas procesu spawania. Krople te mogą opadać na otaczającą powierzchnię roboczą, powodując jej chropowatość i nierówności, a także utratę jakości jeziorka spawalniczego, co skutkuje wgnieceniami, punktami wybuchu i innymi defektami na powierzchni spoiny, wpływającymi na jej właściwości mechaniczne.
Klasyfikacja rozpryskowa:
Małe rozpryski: Krople krzepnięcia obecne na krawędzi spoiny i na powierzchni materiału, wpływające głównie na wygląd i niemające wpływu na wydajność. Ogólnie rzecz biorąc, granicą rozróżnienia jest wielkość kropli mniejsza niż 20% szerokości spoiny;
Duże rozpryski: Występuje utrata jakości, objawiająca się wgnieceniami, punktami wybuchu, podcięciami itp. na powierzchnispoina, co może prowadzić do nierównomiernego naprężenia i odkształcenia, wpływając na właściwości spoiny. Główny nacisk kładzie się na tego typu wady.
Proces występowania rozprysku:
Rozprysk objawia się wtryskiem stopionego metalu do jeziorka spawalniczego w kierunku mniej więcej prostopadłym do powierzchni cieczy spawalniczej, co jest spowodowane dużym przyspieszeniem. Widać to wyraźnie na poniższym rysunku, gdzie słup cieczy unosi się nad stopioną spoiną i rozpada na krople, tworząc rozpryski.
Scena wystąpienia rozprysku
Spawanie laserowedzieli się na spawanie z przewodnością cieplną i spawanie z głęboką penetracją.
Spawanie metodą przewodzenia ciepła praktycznie nie powoduje powstawania odprysków: Spawanie metodą przewodzenia ciepła polega głównie na przenoszeniu ciepła z powierzchni materiału do jego wnętrza, praktycznie nie generując odprysków. Proces ten nie wiąże się z intensywnym parowaniem metalu ani fizycznymi reakcjami metalurgicznymi.
Spawanie z głęboką penetracją to główna sytuacja, w której występuje rozpryskiwanie: Spawanie z głęboką penetracją polega na tym, że laser dociera bezpośrednio do materiału, przenosząc ciepło do materiału przez otwory, a reakcja procesu jest intensywna, co sprawia, że jest to główna sytuacja, w której występuje rozpryskiwanie.
Jak pokazano na powyższym rysunku, niektórzy naukowcy wykorzystują fotografię o wysokiej czułości w połączeniu z przezroczystym szkłem wysokotemperaturowym do obserwacji stanu ruchu dziurki od klucza podczas spawania laserowego. Można zauważyć, że laser zasadniczo uderza w przednią ścianę dziurki od klucza, wypychając ciecz w dół, omijając dziurkę od klucza i docierając do ogona jeziorka stopionego metalu. Pozycja, w której laser jest odbierany wewnątrz dziurki od klucza, nie jest ustalona, a laser znajduje się w stanie absorpcji Fresnela wewnątrz dziurki od klucza. W rzeczywistości jest to stan wielokrotnych refrakcji i absorpcji, podtrzymujący istnienie stopionego płynu w jeziorku. Pozycja refrakcji lasera podczas każdego procesu zmienia się wraz z kątem ścianki dziurki od klucza, powodując, że dziurka od klucza znajduje się w stanie ruchu skręcającego. Pozycja napromieniowania laserowego topi się, paruje, jest poddawana działaniu siły i odkształca się, więc wibracje perystaltyczne przesuwają się do przodu.
Wspomniane powyżej porównanie wykorzystuje przezroczyste szkło wysokotemperaturowe, co w rzeczywistości odpowiada widokowi przekroju poprzecznego jeziorka stopionego metalu. W końcu stan przepływu jeziorka stopionego metalu różni się od rzeczywistego. Dlatego niektórzy naukowcy zastosowali technologię szybkiego zamrażania. Podczas procesu spawania jeziorko stopionego metalu jest szybko zamrażane, aby uzyskać natychmiastowy stan wewnątrz otworu. Wyraźnie widać, że laser uderza w przednią ścianę otworu, tworząc uskok. Laser działa na ten uskok, popychając jeziorko stopionego metalu w dół, wypełniając szczelinę otworu podczas ruchu lasera do przodu, uzyskując w ten sposób przybliżony schemat kierunku przepływu wewnątrz otworu rzeczywistego jeziorka stopionego metalu. Jak pokazano na prawym rysunku, ciśnienie odrzutu metalu generowane przez laserową ablację ciekłego metalu powoduje, że jeziorko stopionego metalu omija przednią ścianę. Otwór przesuwa się w kierunku ogona jeziorka stopionego metalu, wytryskując w górę niczym fontanna z tyłu i uderzając w powierzchnię ogona jeziorka stopionego metalu. Jednocześnie, ze względu na napięcie powierzchniowe (im niższa temperatura napięcia powierzchniowego, tym silniejsze uderzenie), ciekły metal w tylnym jeziorku stopionego metalu jest przyciągany przez napięcie powierzchniowe do krawędzi jeziorka, stale krzepnąc. Ciekły metal, który może w przyszłości krzepnąć, krąży z powrotem w dół do ogona otworu klucza i tak dalej.
Schematyczny diagram spawania laserowego z głęboką penetracją przez otwór klucza: A: Kierunek spawania; B: Wiązka laserowa; C: Otwór klucza; D: Opary metalu, plazma; E: Gaz ochronny; F: Przednia ścianka otworu klucza (szlifowanie przed topieniem); G: Poziomy przepływ stopionego materiału przez otwór klucza; H: Interfejs krzepnięcia jeziorka stopionego; I: Ścieżka przepływu w dół jeziorka stopionego materiału.
Streszczenie:
Proces interakcji między laserem a materiałem: Laser działa na powierzchnię materiału, powodując intensywną ablację. Materiał jest najpierw podgrzewany, topiony i odparowywany. Podczas intensywnego procesu odparowywania, opary metalu przemieszczają się ku górze, nadając jeziorku stopionego metalu ciśnienie odrzutu skierowane w dół, co powoduje powstanie otworu klucza. Laser wchodzi do otworu klucza i przechodzi przez wiele procesów emisji i absorpcji, co skutkuje ciągłym dopływem oparów metalu, utrzymując otwór klucza; Laser działa głównie na przednią ścianę otworu klucza, a parowanie zachodzi głównie na przedniej ścianie otworu klucza. Ciśnienie odrzutu wypycha ciekły metal z przedniej ściany otworu klucza, aby przemieszczał się wokół otworu klucza w kierunku ogona jeziorka stopionego metalu. Ciecz poruszająca się z dużą prędkością wokół otworu klucza będzie uderzać w jeziorko stopionego metalu ku górze, tworząc podniesione fale. Następnie, napędzana napięciem powierzchniowym, przemieszcza się w kierunku krawędzi i krzepnie w takim cyklu. Rozpryski występują głównie przy krawędzi otworu dziurki od klucza, a ciekły metal na przedniej ściance z dużą prędkością ominie otwór i wpłynie na położenie roztopionego jeziorka na tylnej ściance.
Czas publikacji: 19 czerwca 2024 r.
