Definícia chyby rozstreku: Rozstrek pri zváraní sa vzťahuje na kvapôčky roztaveného kovu vyvrhnuté z roztaveného kúpeľa počas procesu zvárania. Tieto kvapôčky môžu dopadať na okolitý pracovný povrch, čo spôsobuje drsnosť a nerovnosti na povrchu a môžu tiež spôsobiť stratu kvality roztaveného kúpeľa, čo má za následok preliačiny, body výbuchu a iné chyby na povrchu zvaru, ktoré ovplyvňujú mechanické vlastnosti zvaru.
Rozstrekovanie pri zváraní označuje kvapôčky roztaveného kovu vyvrhované z roztaveného kúpeľa počas procesu zvárania. Tieto kvapôčky môžu dopadať na okolitý pracovný povrch, čo spôsobuje drsnosť a nerovnosti na povrchu a môžu tiež spôsobiť stratu kvality roztaveného kúpeľa, čo má za následok preliačiny, body výbuchu a iné chyby na povrchu zvaru, ktoré ovplyvňujú mechanické vlastnosti zvaru.
Klasifikácia postreku:
Malé postriekania: Kvapky tuhnutia prítomné na okraji zvarového švu a na povrchu materiálu, ktoré ovplyvňujú najmä vzhľad a nemajú vplyv na výkon; Vo všeobecnosti je hranicou pre rozlišovanie, ak je kvapka menšia ako 20 % šírky zvarového švu;
Veľké rozstreky: Dochádza k strate kvality, ktorá sa prejavuje ako preliačiny, výbušné body, podrezania atď. na povrchuzvarový šev, čo môže viesť k nerovnomernému napätiu a deformácii, čo ovplyvňuje výkonnosť zvarového švu. Hlavná pozornosť sa zameriava na tieto typy defektov.
Proces vzniku rozstreku:
Rozstrek sa prejavuje ako vstrekovanie roztaveného kovu do roztaveného kúpeľa v smere zhruba kolmom na povrch zváracej kvapaliny v dôsledku vysokého zrýchlenia. Toto je jasne vidieť na obrázku nižšie, kde stĺpec kvapaliny stúpa zo zváracej taveniny a rozkladá sa na kvapôčky, čím vznikajú rozstreky.
Scéna výskytu špliechajúcej vody
Laserové zváraniedelí sa na zváranie tepelnou vodivosťou a zváranie hlbokým prevarením.
Pri zváraní tepelnou vodivosťou sa takmer vôbec nevyskytuje rozstrek: Pri zváraní tepelnou vodivosťou dochádza hlavne k prenosu tepla z povrchu materiálu do vnútra, pričom počas procesu nevzniká takmer žiadny rozstrek. Proces nezahŕňa silné odparovanie kovu ani fyzikálne metalurgické reakcie.
Hlbokopreváracie zváranie je hlavným scenárom, pri ktorom dochádza k rozstreku: Hlbokopreváracie zváranie zahŕňa laserový zásah priamo do materiálu, prenos tepla na materiál cez kľúčové otvory a procesná reakcia je intenzívna, čo z neho robí hlavný scenár, pri ktorom dochádza k rozstreku.
Ako je znázornené na obrázku vyššie, niektorí vedci používajú vysokorýchlostnú fotografiu v kombinácii s vysokoteplotným priehľadným sklom na pozorovanie pohybu kľúčovej dierky počas laserového zvárania. Zistilo sa, že laser v podstate dopadá na prednú stenu kľúčovej dierky, čím tlačí kvapalinu smerom nadol, obchádza kľúčovú dierku a dosahuje koniec roztaveného bazéna. Poloha, v ktorej je laserový lúč prijímaný vo vnútri kľúčovej dierky, nie je fixná a laser sa nachádza vo Fresnelovom absorpčnom stave vo vnútri kľúčovej dierky. V skutočnosti ide o stav viacnásobného lomu a absorpcie, ktorý udržiava existenciu roztavenej kvapaliny v bazéne. Poloha lomu laseru sa počas každého procesu mení s uhlom steny kľúčovej dierky, čo spôsobuje, že kľúčová dierka je v stave krútiaceho sa pohybu. Poloha laserového ožiarenia sa taví, odparuje, je vystavená sile a deformuje, takže peristaltické vibrácie sa pohybujú dopredu.
Vyššie uvedené porovnanie používa vysokoteplotné priehľadné sklo, ktoré v skutočnosti zodpovedá prierezovému pohľadu na roztavený kúpeľ. Stav prúdenia roztaveného kúpeľa sa totiž líši od skutočnej situácie. Preto niektorí vedci použili technológiu rýchleho zmrazovania. Počas procesu zvárania sa roztavený kúpeľ rýchlo zmrazí, aby sa dosiahol okamžitý stav vo vnútri kľúčovej dierky. Je jasne vidieť, že laser naráža na prednú stenu kľúčovej dierky a vytvára schodík. Laser pôsobí na túto schodovú drážku, tlačí roztavený kúpeľ smerom nadol a vypĺňa medzeru kľúčovej dierky počas pohybu laseru vpred, čím sa získa približný diagram smeru prúdenia vo vnútri kľúčovej dierky skutočného roztaveného kúpeľa. Ako je znázornené na obrázku vpravo, tlak spätného rázu kovu generovaný laserovou abláciou tekutého kovu ženie roztavený kúpeľ tak, aby obchádzal prednú stenu. Kľúčová dierka sa pohybuje smerom k chvostu roztaveného kúpeľa, stúpa nahor ako fontána zozadu a naráža na povrch chvosta roztaveného kúpeľa. Zároveň, v dôsledku povrchového napätia (čím nižšia je teplota povrchového napätia, tým väčší je náraz), je tekutý kov v chvostovej roztavenej nádrži ťahaný povrchovým napätím a pohybuje sa smerom k okraju roztavenej nádrže, kde neustále tuhne. Tekutý kov, ktorý môže neskôr stuhnúť, cirkuluje späť k chvostu kľúčovej dierky atď.
Schéma laserového zvárania s hlbokým prievarením kľúčovou dierkou: A: Smer zvárania; B: Laserový lúč; C: Kľúčová diera; D: Kovová para, plazma; E: Ochranný plyn; F: Predná stena kľúčovej dierky (brúsenie pred tavením); G: Horizontálny tok roztaveného materiálu cez dráhu kľúčovej dierky; H: Rozhranie tuhnutia taveniny; I: Dráha toku roztaveného materiálu smerom nadol.
Zhrnutie:
Proces interakcie medzi laserom a materiálom: Laser pôsobí na povrch materiálu a vytvára intenzívnu abláciu. Materiál sa najprv zahreje, roztaví a odparí. Počas intenzívneho odparovania sa kovová para pohybuje nahor a vytvára na roztavený bazén spätný tlak smerom nadol, čo vedie k vytvoreniu kľúčovej dierky. Laser vstupuje do kľúčovej dierky a prechádza viacerými emisnými a absorpčnými procesmi, čo vedie k nepretržitému prísunu kovovej pary, ktorá udržiava kľúčovú dierku. Laser pôsobí hlavne na prednú stenu kľúčovej dierky a odparovanie prebieha hlavne na prednej stene kľúčovej dierky. Spätný tlak tlačí tekutý kov z prednej steny kľúčovej dierky, aby sa pohyboval okolo kľúčovej dierky smerom k chvostu roztaveného bazéna. Kvapalina pohybujúca sa vysokou rýchlosťou okolo kľúčovej dierky bude narážať na roztavený bazén smerom nahor a vytvárať vyvýšené vlny. Potom, poháňaná povrchovým napätím, sa pohybuje smerom k okraju a v tomto cykle tuhne. K rozstreku dochádza hlavne na okraji otvoru kľúčovej dierky a tekutý kov na prednej stene bude vysokou rýchlosťou obchádzať kľúčovú dierku a ovplyvňovať polohu roztaveného bazéna zadnej steny.
Čas uverejnenia: 19. júna 2024
