Laserlassenvervorming is een veelvoorkomend probleem wanneer extreem hoge temperaturen worden gebruikt om metaal te smelten. Leer hoe u lasvervorming kunt minimaliseren en tips over hoe u dit kunt verhelpen als dit toch gebeurt.
Laserlassenis een krachtige technologie die de door lasertechnologie gegenereerde warmte gebruikt om twee materialen (zoals staalplaten) te laten samensmelten. Lassen wordt geconfronteerd met de uitdaging van lasvervorming als gevolg van de natuurlijke reactie van metalen op extreme hitte. Dit is een vervorming die de integriteit van het gesmolten metaal in gevaar brengt. Gelukkig zijn er manieren om vervorming te minimaliseren door lasprocesparameters te implementeren.
In dit artikel zullen we ons concentreren op wat lasvervorming is, wat de oorzaak ervan is en hoe de effecten ervan kunnen worden geminimaliseerd. U vindt hier ook effectieve tips om u te helpen de gevolgen van lasvervorming aan te pakken.
Wat islaserlassenvervorming?
Lasvervorming of vervorming brengt veranderingen in de vorm en grootte van de metalen structuur met zich mee. Dit is een natuurlijk effect van lassen. Wanneer metalen dat zijnlasergelastworden ze blootgesteld aan extreem hoge hitte waardoor ze smelten. Hierdoor zet het materiaal uit.
Terwijl het gesmolten metaal afkoelt tot kamertemperatuur, stolt het en begint het te krimpen. Dit is restspanning. Als de verwarming plaatselijk is en de rest van het metalen oppervlak niet wordt verwarmd, zal het niet op dezelfde manier uitzetten of krimpen. Dit veroorzaakt vervorming.
Materialen die na het lassen gemakkelijk vervormen
Om te bepalen waarom een materiaal gevoelig is voor lasvervorming, moet u de eigenschappen begrijpen die de vervorming beïnvloeden. Sommige materialen zijn gevoeliger voor vervorming vanwege zowel fysieke als mechanische eigenschappen.
1. Fysische eigenschappen zijn maatstaven voor thermische uitzetting en thermische geleidbaarheid.
Thermische uitzetting is de beweging van metaal terwijl het uitzet bij verhitting en samentrekt bij afkoeling. Als er een hoge coëfficiënt is, zet het materiaal gemakkelijker uit en trekt het samen, waardoor het meer zal verdraaien.
Thermische geleidbaarheid meet daarentegen de warmtestroom langs een materiaal. Hoge thermische geleidbaarheid voert warmte sneller af. Omdat de aanwezigheid van warmte ervoor kan zorgen dat materialen gemakkelijk vervormen, vergroot een lage geleidbaarheid de kans op vervorming tijdens het lassen.
2. In termen van mechanische eigenschappen moeten twee factoren in overweging worden genomen: vloeigrens en elasticiteitsmodulus.
Vloeigrens verwijst naar de hoeveelheid druk die een materiaal kan weerstaan als reactie op externe krachten. Daarom hebben materialen met hogere vloeisterktes hogere restspanningen en vervormen ze dus gemakkelijker.
Elasticiteitsmodulus verwijst naar het vermogen van een materiaal om uit te zetten en te krimpen. Een hogere elasticiteitsmodulus betekent dat het materiaal beter bestand is tegen vervorming.
Als je deze eigenschappen in aanmerking neemt, kun je ervan uitgaan dat als een materiaal een hogere thermische uitzettingscoëfficiënt, een lagere thermische geleidbaarheid, een hogere vloeigrens en een lagere elasticiteitsmodulus heeft
Materialen die na het lassen gemakkelijk vervormen
Als u roestvast staal met koolstofstaal vergelijkt, kunt u ervan uitgaan dat het eerste gevoeliger is voor vervorming, omdat het een hogere vloeigrens en thermische uitzettingscoëfficiënt heeft, evenals een lagere thermische geleidbaarheid.
Tussen aluminium en koper is eerstgenoemde gevoelig voor vervorming omdat het een hogere thermische uitzettingscoëfficiënt heeft en een lagere thermische geleidbaarheid.
Soorten en oorzaken vanlaserlassenvervorming
Er zijn verschillende onderzoeken uitgevoerd om de werkelijke oorzaken van vervorming na het laserlasproces te identificeren. Volgens een onderzoek zijn er drie factoren die de opbrengst van laserlassen aanzienlijk beïnvloeden: materiaal, proces en geometrie.
Bijvoorbeeld,laserlassenvervormt omdat de lasparameters op verschillende manieren op het metalen oppervlak worden toegepast. Lassnelheid, stroom, hoek, enz. zullen geconcentreerd zijn op de te lassen onderdelen. Wanneer u zich van het lasgebied verwijdert, neemt de hitte geleidelijk af en worden thermische effecten zoals uitzetting van metaal ook verminderd.
Daarom kan veilig worden aangenomen dat de uitzetting zal variëren afhankelijk van de intensiteit van de warmte die door het metaal wordt ontvangen. In het gegeven voorbeeld zet het gelaste gedeelte het meest uit omdat het de meeste warmte van de laserbron ontvangt.
Wanneer het lasproces eindigt, begint het metaal af te koelen en te krimpen. Het metaal zal in dezelfde mate blijven krimpen als het uitzet. Dit heet restspanning.
Als de spanning groter is dan de vloeigrens van het moedermateriaal, kunnen er twee soorten spanning optreden.
Drukspanning treedt op in het gebied rond de rand van het moedermetaal.
Trekspanning Dit treedt op wanneer de samentrekking van een verwarmd metaal wordt tegengegaan door de rest van het metaaloppervlak (het onverwarmde oppervlak).
Om dit beter te begrijpen, is het het beste om de verschillende manieren te overwegen waarop vervorming kan optreden wanneer het lassen is voltooid.
1. Longitudinale vervorming
Zoals de naam al doet vermoeden, vindt deze vervorming plaats over de lengte van het te lassen materiaal. Terwijl het afkoelt, krimpen de las en het gebied eromheen. Als gevolg hiervan wordt het werkstuk korter. Hierdoor zien de buitenranden er langer uit en ziet het middengedeelte er boogvormig uit.
Vooral als het werkstuk niet correct is bevestigd, zal de vervorming maximaal zijn.
2. Laterale vervorming
Dit type vervorming treedt op wanneer de randen van het metaal naar elkaar toe worden getrokken. Deze vervorming wordt veroorzaakt doordat de krimp groter is dan de uitzetting die aanvankelijk tijdens het laserlassen optrad.
3. Hoekvervorming
Hoekvervorming treedt op wanneer de hoek van de metalen plaat verandert als gevolg van krimp nadat de lasopdracht is voltooid. De randen van het plaatwerk worden aan één kant naar elkaar toe getrokken, waardoor het materiaal gebogen lijkt.
Als de las het metaal onder een verticale hoek verbindt, zal het verticale metaal er niet recht uitzien, maar eerder gebogen.
4. Complexe vervorming
Dit type is een combinatie van de eerder besproken wendingen. Het lijkt erop dat het knikt, buigt of kromtrekt. Dit zijn verschillende soorten buigingen en vervormingen die de integriteit van het gelaste materiaal kunnen aantasten. Hoe sterk het metaal ook is, als het door laserlassen vervormd wordt, zal de las mislukken.
10 manieren om lasvervorming te minimaliseren
Hoewel vervorming onvermijdelijk is, betekent dit niet dat u niets kunt doen om deze te minimaliseren. Net zoals er verschillende soorten vervormingen bestaan, zijn er ook verschillende manieren om te voorkomen dat RVS en andere metalen vervormen. Dit heeft niets te maken met de sterkte van het gekozen staal. Wat belangrijker is, is wat u vóór, tijdens en na uw lasklus doet.
Hier zijn 10 verschillende lasideeën die u kunt gebruiken.
1. Vermijd overmatig lassen
Het lassen van grote oppervlakken vergroot de krimp die optreedt. Daarom moet u uw laserlasproces plannen, vooral als u op grote oppervlakken moet werken. Het aanpassen van de oppervlakteafmetingen minimaliseert lasvervorming en restspanningen, waardoor verspilling van metaal en tijd wordt vermeden.
2. Gebruik intermitterend lassen
Dit is een techniek waarbij ruimte tussen de lasnaden wordt gelaten. In plaats van een doorlopende las, las je een centimeter en laat je ruimte over voor het ongelaste metaal voordat je nog een las maakt. Dit kan de vervorming effectief verminderen nadat het lassen is voltooid.
3. Verminder het aantal overboekingen
Een andere manier om vervorming te voorkomen is door het aantal passages in het lasproces te beperken. Zorg ervoor dat één keer voldoende is om vervorming te voorkomen. U kunt proberen één grote laspassage uit te voeren in plaats van meerdere kleine laspassages. Volgens TWI produceert een grotere enkele las minder hoekvervorming dan een las gevormd door meerdere kleine doorgangen
4. Houd rekening met de laslocatie
De locatie van het laswerk is ook belangrijk. Idealiter plaatst u de las dicht bij het midden of de neutrale as van het materiaal. Dit minimaliseert vervorming wanneer de laserlas begint te krimpen, omdat er minder hefboomwerking zal zijn wanneer de krimpkrachten uit de lijn proberen te bewegen.
5. Probeer de back-step-lastechniek
Achterwaarts lassen is een techniek waarbij de lasrichting van links naar rechts is, maar de lasrupssegmenten van rechts naar links worden afgezet. Als u dit doet, worden de randen waar de hielsegmenten worden geplaatst, groter om het plaatmetaal tijdelijk te scheiden.
Wanneer de beweging van links naar rechts is voltooid, zal de voortzetting van de kralen ervoor zorgen dat de uitzetting afneemt naarmate het proces is voltooid. Dit is een effectieve manier om vervorming te minimaliseren.
6. Vooraf ingestelde lasonderdelen
Dit zal enkele tests met zich meebrengen om minimale vervorming te garanderen zodra het lassen is voltooid. Bepaal de voorinstelling die nodig is voor eerder lassen, zodat u de krimp kunt inschatten die u zult ervaren. Hierdoor kunt u aanpassingen maken om krimp en vervorming te minimaliseren.
7. Creëer een lasvolgorde
Gebruik niet alleen een rechte lijn om onderdelen te lassen. Creëer een geplande lasvolgorde die de krimp van een ander deel van het te assembleren materiaal kan tegengaan. Op basis van uw kennis van hoe metaal krimpt, kunt u een reeks creëren die de reacties in evenwicht brengt om vervorming te voorkomen.
8. Klem het onderdeel vast om het op zijn plaats te vergrendelen
Een andere optie is om een mal te gebruiken wanneer u de onderdelen aan elkaar las. Dit zal ze veilig stellen en voorkomen dat uitzetting of samentrekking ze vervormt. Houd de onderdelen op hun plaats totdat het proces is voltooid. Het gebrek aan beweging vermindert vervorming.
9. Overweeg thermische spanningsverlichting
Dit is een technologie die de verwarming en koeling regelt van onderdelen die door middel van lassen met elkaar zijn verbonden. Dat is het moment waarop u de temperatuur verhoogt en de stress van het koelmanagement onder controle houdt door het te dragen tijdens het lassen van het product.
10. Verkort de lastijd
U kunt ook de lastijd verkorten om het risico op vervorming te verminderen. Dit zou een uitdaging zijn als u dit handmatig zou doen. De onderdelen die u eerst last, zullen afkoelen voordat ze klaar zijn. Als u echter over gemechaniseerde apparatuur voor het lassen beschikt, kunt u de verwerkingstijd verkorten en de vervorming tot een minimum beperken.