Wie kann der Verzug beim Laserschweißen minimiert werden?

Laserschweißen ist eine leistungsstarke Technik, die die Wärme der Lasertechnologie nutzt, um zwei Materialien – wie zum Beispiel Stahlplatten – zu verschmelzen. Aufgrund der natürlichen Reaktion von Metallen auf extreme Hitze steht das Schweißen vor einer Herausforderung, die als Schweißverformung bezeichnet wird. Dies ist eine Art von Verformung, die die Integrität der geschmolzenen Metalle beeinträchtigen kann. Glücklicherweise gibt es Möglichkeiten, Verformungen durch die Implementierung von Schweißprozessparametern zu minimieren.

In diesem Artikel konzentrieren wir uns darauf, was Verformung beim Schweißen bedeutet, was sie verursacht und wie Sie ihre Auswirkungen minimieren können. Außerdem erfahren Sie wirksame Tipps, die Ihnen helfen, die Auswirkungen von Verformungen beim Schweißen zu beheben.

Was ist Laserschweißverformung?

Schweißverzug oder Verformung beinhaltet Veränderungen in der Form und Abmessung einer Metallstruktur. Es ist ein natürlicher Effekt des Schweißens. Beim Laserschweißen werden Metalle extremer Hitze ausgesetzt, die zum Schmelzen führt. Dadurch dehnt sich das Material aus.

Wenn das geschmolzene Metall auf Raumtemperatur abkühlt, erstarrt es und beginnt sich zusammenzuziehen. Dies ist das verbleibender Stress. Wenn die Erwärmung lokal erfolgt und der Rest der Metalloberfläche nicht erwärmt wird, dehnt sie sich nicht in gleicher Weise aus oder zieht sich zusammen. Dies führt zu Verzerrungen.

Über Laserschweißen

Um besser zu verstehen, wie die Verformung geschieht, ist es wichtig zu verstehen, was passiert Laserstrahlschweißen ist.

Der National Institute of Standards and Technology hat festgestellt, dass diese Technik in der Welt der Fertigung sehr beliebt ist. Es ist so weit verbreitet, dass die US-Regierungsbehörde wertvolle Ressourcen in die „Verbesserung von Simulationen“ von Laserschweißverfahren investiert hat, in der Hoffnung, dadurch die Herstellungsprozesse in Zukunft zu rationalisieren.

Im Gegensatz zu Lichtbogenschweißen Beim Laserschweißen wird die Wärmezufuhr eines Lichtbogens genutzt Wärmeeintrag durch einen Laserstrahl. Der Laser erreicht den Schmelzpunkt eines Metalls, um ein zu erzeugen starkes Gelenk und Materialien miteinander verschmelzen.

Beides ist wirksam bei der Durchdringung selbst von hochfestem Stahl. Allerdings gilt das Laserschweißverfahren als effektiver für die Herstellung einer präzisen Oberfläche und damit für eine höhere Schweißqualität.

Materialien, die nach dem Schweißen zu Verformungen neigen

Um herauszufinden, was ein Material anfällig für Schweißverzug macht, müssen Sie die Eigenschaften verstehen, die sich auf den Verzug auswirken. Einige Materialien sind aufgrund zweier Eigenschaften, der physikalischen und mechanischen Eigenschaften, anfälliger für Verformungen.

1. Die physikalische Eigenschaft ist das Maß für die Wärmeausdehnung und Wärmeleitfähigkeit.

• Wärmeausdehnung ist die Bewegung des Metalls, das sich beim Erhitzen ausdehnt und beim Abkühlen zusammenzieht. Wenn es eine gibt hoher Koeffizient, Es ist wahrscheinlicher, dass sich das Material ausdehnt und zusammenzieht – es kommt also zu einer stärkeren Verformung.
• Wärmeleitfähigkeithingegen misst den Wärmefluss entlang des Materials. Eine hohe Leitfähigkeit leitet die Wärme schneller ab. Da das Vorhandensein von Wärme ein Material anfällig für Verformungen macht, geringe Leitfähigkeit erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Verformung beim Schweißen.

2. Bei den mechanischen Eigenschaften sind zwei Dinge zu berücksichtigen: Streckgrenze und Elastizitätsmodul. 

• Streckgrenze bezieht sich darauf, wie stark es als Reaktion auf äußere Kräfte beansprucht werden kann. Ein Material mit einer höheren Streckgrenze hat also eine höhere Eigenspannung – was zu einer größeren Verformung führt.
• Elastizitätsmodul bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, sich auszudehnen und zusammenzuziehen. Ein höherer Elastizitätsmodul bedeutet, dass ein Material einer Verformung besser widerstehen kann.

Aufgrund dieser Eigenschaften kann man davon ausgehen, dass Materialien zu Verformungen neigen, wenn sie eine haben höherer Wärmeausdehnungskoeffizient, niedrige Wärmeleitfähigkeit, höhere Streckgrenze und niedrigerer Elastizitätsmodul.

Schauen Sie sich diese Materialien an, um den Kontext zu verdeutlichen.

MATERIAL	DER WÄRMEAUSDEHNUNGSKOEFFIZIENT	WÄRMELEITFÄHIGKEIT	Ertragsstärke	ELASTIZITÄTSMODUL
Edelstahl	10	0.04	45	29
Kohlenstoffstahl	7	0.12	38	30
Aluminium	12	0.50	20	10
Kupfer	9	0.90	10	15

Vergleich rostfreier Stahl Bei Kohlenstoffstahl kann man davon ausgehen, dass ersterer anfälliger für Verformungen ist, da er eine höhere Streckgrenze und einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten sowie eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist.

Von Aluminium und Kupfer ist ersteres anfällig für Verformungen, da es eine höhere Streckgrenze und einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten sowie eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist.

Arten und Ursachen der Laserschweißverformung

Es wurden mehrere Studien durchgeführt, um die wahre Ursache für Verformungen nach einem Laserschweißvorgang zu ermitteln. Einer Studie zufolge 3 Faktoren beeinflussen die Laserschweißleistung maßgeblich: Material, Prozess und Geometrie.

Beispielsweise kommt es zu Verformungen beim Laserschweißen, weil Schweißparameter werden unterschiedlich auf die Oberfläche des Metalls aufgetragen. Die Schweißgeschwindigkeit, der Strom, der Winkel usw. werden auf das zu schweißende Teil konzentriert. Je weiter man sich vom Schweißbereich entfernt, desto geringer wird die Hitze und auch die thermischen Effekte wie die Metallausdehnung werden geringer.

Aus diesem Grund kann man mit Sicherheit davon ausgehen, dass die Die Ausdehnung würde je nach der vom Metall aufgenommenen Wärmeintensität variieren. Im angegebenen Beispiel dehnt sich das geschweißte Teil am stärksten aus, da es die meiste Wärme von der Laserquelle erhält.

Wenn der Schweißvorgang beendet ist, beginnt das Metall abzukühlen und sich zusammenzuziehen. Das Metall wird sich weiterhin um den gleichen Betrag zusammenziehen, um den es sich ausgeweitet hat. Dies wird als Eigenspannung bezeichnet.

Wenn die Spannung größer ist als die Streckgrenze des Grundmetalls, können zwei Arten von Spannungen auftreten.

• Druckstress geschieht im umliegenden Bereich der Grundmetallkanten.
  
• Zugspannung Dies geschieht, wenn die Kontraktion des erhitzten Metalls auf Widerstand von der restlichen Metalloberfläche (diejenige, die nicht erhitzt wird) trifft.

Um dies besser zu verstehen, ist es am besten, die verschiedenen Arten zu berücksichtigen, auf denen es nach Abschluss des Schweißvorgangs zu Verformungen kommen kann.

1. Längsverzerrung

Wie der Name schon sagt, handelt es sich um eine Art Verformung geschieht entlang der Länge des Materials geschweißt wird. Beim Abkühlen ziehen sich die Schweißnaht und die Umgebung zusammen. Dadurch verkürzt sich das Werkstück. Dadurch wirken die Außenkanten länger und der mittlere Teil sieht aus wie ein Bogen.

Die Verformung ist besonders dann am größten, wenn das Werkstück nicht richtig befestigt ist.

2. Querverzerrung

Diese Art von Verzerrung tritt auf, wenn Die Kanten des Metalls werden aufeinander zugezogen. Diese Verformung wird durch eine zu starke Kontraktion verursacht, die über die anfängliche Ausdehnung beim Laserschweißen hinausgeht.

3. Winkelverzerrung

Winkelverzerrung passiert wenn Durch die Kontraktion verändern sich die Winkel der Bleche nach Abschluss der Schweißaufgabe. Die Kanten des Blechs werden auf einer Seite zueinander gezogen – dadurch sieht das Material gebogen aus.

Wenn beim Schweißen Metall in einem senkrechten Winkel verbunden wird, erscheint das vertikale Metall nicht gerade, sondern gebogen.

Wenn Sie mehr über diese drei Arten von Schweißverzug erfahren möchten, lesen Sie Dieser Artikel.

4. Komplexe Verzerrung

Dieser Typ ist ein Kombination der zuvor besprochenen Verzerrungen. Es würde wie ein Knicken, Verbiegen oder Verziehen aussehen. Hierbei handelt es sich um verschiedene Arten von Krümmungen und Verformungen, die die Integrität des geschweißten Materials beeinträchtigen können. Unabhängig von der Festigkeit des Metalls wird die Schweißung unbrauchbar, wenn es durch die Laserschweißung verformt wird.

10 Möglichkeiten zur Minimierung der Schweißverformung

Obwohl Verzerrungen unvermeidbar sind, bedeutet das nicht, dass Sie nichts tun können, um sie zu minimieren. So wie es unterschiedliche Verformungen gibt, gibt es auch verschiedene Möglichkeiten, die Verformung von Edelstahl und anderen Metallen zu stoppen. Es geht nicht darum, die Stärke von Stahl zu wählen. Es geht vielmehr darum, was Sie vor, während und nach der Schweißaufgabe tun.

Hier sind 10 verschiedene Schweißideen, die Sie verwenden können.

1. Vermeiden Sie Überschweißen

Das Verschweißen einer großen Fläche würde die auftretende Kontraktion verstärken. Deshalb sollten Sie es tun Planen Sie den Laserschweißprozess vor allem, wenn Sie auf einer großen Fläche arbeiten müssen. Durch die Dimensionierung der Oberfläche werden Schweißverzug und Restspannung minimiert, sodass Sie weder Metall noch Zeit verschwenden.

2. Verwenden Sie intermittierendes Schweißen

Dies ist eine Technik, bei der Sie zwischen den Schweißnähten Platz schaffen. Anstelle einer durchgehenden Schweißnaht schweißen Sie einen Zentimeter, lassen dann Platz für ungeschweißtes Metall und schließen dann eine weitere Schweißnaht. Dadurch wird die Verformung nach dem Schweißen minimiert.

3. Machen Sie weniger Pässe

Eine weitere Möglichkeit, Verformungen zu vermeiden, besteht darin, die Anzahl der Schweißdurchgänge zu begrenzen. Stellen Sie sicher, dass ein Durchgang ausreicht, um Verformungen zu vermeiden. Sie können versuchen, einen großen Schweißdurchgang durchzuführen, anstatt mehrere kleine Durchgänge durchzuführen. Entsprechend TWI, größere einzelne Schweißablagerungen erzeugen weniger Winkelverzerrungen als Schweißnähte, die mit mehreren kleinen Schweißdurchgängen hergestellt werden

4. Denken Sie über die Schweißplatzierung nach

Auch die Platzierung der Schweißnaht ist wichtig. Idealerweise sollten Sie Schweißnähte anbringen in der Nähe der Mitte oder neutralen Achse des Materials. Dadurch wird die Verformung beim Laserschweißen minimiert, wenn es sich zusammenzuziehen beginnt, da die Hebelwirkung geringer ist, wenn die Schrumpfkräfte versuchen, sich aus der Ausrichtung zu lösen.

5. Probieren Sie die Backstep-Schweißtechnik aus

Backstep-Schweißen ist eine Technik, bei der die Schweißrichtung von links nach rechts verläuft, die Raupensegmente jedoch von rechts nach links abgelegt werden. Dadurch werden die Kanten, an denen die Wulstsegmente platziert sind, erweitert, um die Metallplatten vorübergehend zu trennen.

Wenn die Bewegung von links nach rechts abgeschlossen ist, führt die Abfolge der Perlen dazu, dass die Ausdehnung nach Abschluss des Vorgangs geringer wird. Dies ist eine effektive Möglichkeit, Verzerrungen zu minimieren.

6. Schweißteile voreinstellen

Dies würde einige Versuche erfordern, um sicherzustellen, dass Sie die Verformung nach Abschluss des Schweißens minimieren. Bestimmen Sie die Voreinstellung, die bei diesen vorherigen Schweißnähten benötigt wurde, damit Sie die auftretende Schrumpfung abschätzen können. Auf diese Weise können Sie Anpassungen vornehmen, um Kontraktionen und Verzerrungen zu minimieren.

7. Erstellen Sie eine Schweißsequenz

Schweißen Sie Teile nicht nur in einer geraden Linie. Erstellen Sie eine geplante Schweißsequenz Dies kann der Schrumpfung in einem anderen Teil des zu montierenden Materials entgegenwirken. Mit Ihrem Wissen darüber, wie das Metall schrumpft, können Sie eine Sequenz erstellen, um die Reaktion auszugleichen und Verformungen zu verhindern.

8. Klemmen Sie die Teile fest, damit sie einrasten

Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von a Befestigung während Sie Teile zusammenschweißen. Dies hält sie fest und verhindert, dass sie durch die Ausdehnung oder Kontraktion verzerrt werden. Halten Sie die Teile festgeklemmt, bis der Vorgang abgeschlossen ist. Der Mangel an Bewegung wird die Verzerrung gering halten.

9. Erwägen Sie den thermischen Stressabbau

Dabei handelt es sich um eine Technik, bei der Sie die Erwärmung und Abkühlung der durch Schweißen verbundenen Teile steuern. Es ist, wenn du die Temperatur erhöhen als auch Steuern Sie die Kühlung zu verwalten betont, Legen Sie es auf das Produkt, während es geschweißt wird.

10. Verkürzen Sie die Schweißzeit

Sie können auch die Schweißzeit verkürzen, um das Risiko von Verformungen zu verringern. Dies wird eine Herausforderung sein, wenn Sie es manuell tun. Die Teile, die Sie zuerst geschweißt haben, wären abgekühlt, bevor Sie fertig waren. Wenn Sie jedoch mechanisierte Geräte zum Schweißen verwenden, kann dies die Prozesszeit verkürzen und die Verformung auf ein Minimum beschränken.

Können Sie Schweißverzerrungen beheben?

Falls bereits eine Verzerrung aufgetreten ist, machen Sie sich keine Sorgen, es gibt Möglichkeiten, diese zu beheben, ohne das Projekt wegzuwerfen. Natürlich müssen Sie den Schaden analysieren, um zu sehen, ob er rückgängig gemacht werden kann. Manche Verzerrungen sind zu schwerwiegend, um sie zu korrigieren.

In den meisten Fällen können Verzerrungen jedoch behoben werden. Es gibt zwei Möglichkeiten, dies zu tun.

I. Thermische Korrektur

Bei dieser Korrekturmaßnahme wird durch den Einsatz von Wärme oder Wärme eine lokale Spannung erzeugt, die hoch genug ist, um ein Bauteil wieder in die richtige Form zu bringen. Manche Schweißer nennen das Flammrichten und es kann auf unterschiedliche Weise angewendet werden.

1. Punktuelle Erwärmung. Dies ist eine wirksame Methode Entfernen von Schnallen in Blechen. Die Wärme wird auf den konvexen oder abgerundeten Teil der Verformung ausgeübt. Bei kleinen Stellen kann mit dieser Korrekturmaßnahme der Verzug nach dem Schweißen leicht korrigiert werden.
2. Leitungsheizung. Dadurch wird der verformte Teil in einem erwärmt gerade Linie – meist entlang der Schweißnaht. Stellen Sie sicher, dass die Wärme auf der gegenüberliegenden Seite angewendet wird, um eventuelle Winkelverzerrungen zu korrigieren.
3. Keilheizung. Dadurch werden die am Bauteil vorhandenen Keilformen erhitzt, um den Verzug zu korrigieren. Dies wird verwendet, wenn große Bauteile beteiligt sein.

II. Mechanische Korrektur

Bei der mechanischen Korrektur handelt es sich um die Gewaltanwendung zur Behebung von Verformungen nach dem Schweißen. Abhängig von der Schwere der Verformung oder der Dicke des Metalls können Sie das Bauteil mit Gewalt flach machen.

Es gibt zwei Möglichkeiten, dies anzuwenden: Hämmern und Pressen. Zu den Werkzeugen, die zum Begradigen der Verformung verwendet werden können, gehören ein Hammer, ein pneumatischer Arm, ein Keil usw Maschinenpresse. Es gibt andere Tools, die Sie verwenden können.

FAQs zum Schweißverzug

Während des Schweißprozesses kommt es häufig zu Verformungen. Aber wenn Sie genug darüber wissen, wie und warum es passiert, können Sie Parameter festlegen, die es Ihnen ermöglichen, es zu minimieren.

Hier sind die häufigsten Fragen, die beim Umgang mit Verformungen beim Schweißen auftreten.

1. Warum kommt es bei Edelstahl zu Schweißverformungen?

Aufgrund der geringe Wärmeleitfähigkeit von Edelstahlplatten, es ist anfälliger für Wärmeausdehnung. Aufgrund der geringen Leitfähigkeit wird nur ein kleiner Teil des Materials erhitzt und ausgedehnt. Der Rest bleibt kühler und verändert sich daher nicht Schweißverbindung wird fertiggestellt.

Sobald das Schweißen abgeschlossen ist und das geschweißte Teil abkühlt, kann es beim Zusammenziehen den Rest des Materials ziehen. Dies führt zu einer stärkeren Verzerrung. Dies lässt sich lösen, indem man dem schnellen Aufheizen und Abkühlen beim Edelstahl-Laserschweißen entgegenwirkt.

2. Können Sie Metall kontrollieren, um Verformungen durch Schweißen zu vermeiden?

Sie können nicht steuern, wie Metall beim Schweißen auf Hitze oder Laser reagiert. Sie können jedoch die Faktoren verstehen, die zur Verzerrung beitragen, sodass Sie deren Auswirkungen minimieren können. Bei sorgfältiger Planung sind diese Faktoren können so gesteuert werden, dass die Erwärmung durch die Laserschweißung den Abkühlungsprozess ausgleicht und eine Verformung des Metalls verhindert.

3. Benötigen Sie einen erfahrenen Schweißer, um Verformungen zu vermeiden?

Ein erfahrener Schweißer hilft dabei, Verformungen beim Schweißen zu vermeiden. Experten verfügen über ausreichende Kenntnisse und Erfahrungen, um Verzüge beim Schweißen zu minimieren oder ganz zu vermeiden. Es ist jedoch nicht die einzige Lösung. Solange Sie die Techniken verstehen, mit denen sich die Verformung minimieren lässt, sollte das Material, das Sie schweißen, dadurch nicht beeinträchtigt werden.

Lassen Sie nicht zu, dass Schweißverformungen Ihre Metalle gefährden

Verformung ist ein häufiger Effekt beim Laserschweißen. Es ist ein Ergebnis der Reaktion von Metall auf Hitze. Sie können die Auswirkungen jedoch minimieren, solange Sie verstehen, wie die Verzerrung entsteht. Es gibt Dinge, die Sie tun können, um diese natürlichen Reaktionen auszugleichen oder ihnen entgegenzuwirken.

Sie können Klemm- oder spezielle Schweißtechniken wie Backstep, Sequenzen usw. verwenden. Dadurch kann verhindert werden, dass es zu Verformungen kommt. Die Verwendung der richtigen Werkzeuge erleichtert auch die Aufrechterhaltung der Integrität der Metallstruktur.

Natürlich können Sie auch mit einem Experten oder professionellen Schweißer zusammenarbeiten, um die Arbeit für Sie komfortabler zu gestalten.

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Der Umgang mit Verformungen während des Schweißprozesses kann eine Herausforderung sein – aber nur, wenn Sie nicht die richtigen Werkzeuge verwenden. Beeinträchtigen Sie Ihre Produktion und Ihre Projekte nicht durch die Verwendung minderwertiger Werkzeuge. Baison-Laser bietet hochwertige Lösungen auf Ihre Laserschweißanforderungen zugeschnitten.

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