Визначення дефекту розбризкування: Розбризкування під час зварювання стосується крапель розплавленого металу, що викидаються з розплавленої ванни під час процесу зварювання. Ці краплі можуть падати на навколишню робочу поверхню, спричиняючи шорсткість та нерівності на поверхні, а також можуть спричинити втрату якості розплавленої ванни, що призведе до появи вм'ятин, точок вибуху та інших дефектів на поверхні зварного шва, які впливають на механічні властивості зварного шва.
Розбризкування під час зварювання стосується крапель розплавленого металу, що викидаються з розплавленої ванни під час процесу зварювання. Ці краплі можуть падати на навколишню робочу поверхню, спричиняючи шорсткість та нерівності на поверхні, а також можуть спричинити втрату якості розплавленої ванни, що призведе до появи вм'ятин, точок вибуху та інших дефектів на поверхні зварного шва, які впливають на механічні властивості зварного шва.
Класифікація бризок:
Дрібні бризки: краплі затвердіння, присутні на краю зварного шва та на поверхні матеріалу, переважно впливають на зовнішній вигляд і не впливають на експлуатаційні характеристики; зазвичай межею для розрізнення є те, що крапля становить менше 20% від ширини зварного шва;
Великі бризки: Спостерігається втрата якості, що проявляється у вигляді вм'ятин, точок вибуху, піднутрень тощо на поверхнізварний шов, що може призвести до нерівномірного напруження та деформації, що впливає на експлуатаційні характеристики зварного шва. Основна увага приділяється саме цим типам дефектів.
Процес виникнення бризок:
Бризки проявляються як впорскування розплавленого металу в розплавлену ванну в напрямку, приблизно перпендикулярному до поверхні зварювальної рідини, через високе прискорення. Це чітко видно на рисунку нижче, де стовп рідини піднімається з розплаву зварювання та розпадається на краплі, утворюючи бризки.
місце виникнення бризок
Лазерне зварюванняподіляється на зварювання теплопровідністю та зварювання глибоким проникненням.
Термопровідне зварювання майже не супроводжується розбризкуванням: Термопровідне зварювання в основному передбачає передачу тепла від поверхні матеріалу всередину, майже без розбризкування під час процесу. Процес не передбачає сильного випаровування металу або фізичних металургійних реакцій.
Зварювання глибоким проникненням є основним сценарієм, коли виникає розбризкування: зварювання глибоким проникненням передбачає безпосереднє проникнення лазера в матеріал, передачу тепла до матеріалу через замкові щілини, а реакція процесу є інтенсивною, що робить його основним сценарієм, коли виникає розбризкування.
Як показано на рисунку вище, деякі вчені використовують високошвидкісну фотографію в поєднанні з високотемпературним прозорим склом для спостереження за рухом замкової щілини під час лазерного зварювання. Можна побачити, що лазер фактично потрапляє на передню стінку замкової щілини, змушуючи рідину текти вниз, минаючи замкову щілину та досягаючи хвоста розплавленої ванни. Положення, де лазер потрапляє всередині замкової щілини, не є фіксованим, і лазер знаходиться в стані поглинання Френеля всередині замкової щілини. Фактично, це стан багаторазового заломлення та поглинання, що підтримує існування рідини розплавленої ванни. Положення лазерного заломлення під час кожного процесу змінюється залежно від кута стінки замкової щілини, що призводить до скручування замкової щілини. Положення лазерного опромінення плавиться, випаровується, піддається дії сили та деформується, тому перистальтичні коливання рухаються вперед.
У вищезгаданому порівнянні використовується прозоре скло для високих температур, яке фактично еквівалентне поперечному розрізу розплавленої ванни. Зрештою, стан потоку розплавленої ванни відрізняється від реальної ситуації. Тому деякі вчені використовують технологію швидкого заморожування. Під час процесу зварювання розплавлена ванна швидко заморожується, щоб миттєво досягти стану всередині замкової щілини. Чітко видно, що лазер потрапляє на передню стінку замкової щілини, утворюючи сходинку. Лазер впливає на цю канавку сходинки, штовхаючи розплавлену ванну вниз, заповнюючи зазор замкової щілини під час руху лазера вперед, і таким чином отримуючи приблизну діаграму напрямку потоку всередині замкової щілини реальної розплавленої ванни. Як показано на рисунку праворуч, тиск віддачі металу, що виникає внаслідок лазерної абляції рідкого металу, змушує рідку розплавлену ванну обходити передню стінку. Замкова щілина рухається до хвоста розплавленої ванни, піднімаючись вгору, як фонтан, ззаду та вдаряючись об поверхню хвостової розплавленої ванни. Водночас, через поверхневий натяг (чим нижча температура поверхневого натягу, тим сильніший удар), рідкий метал у хвостовій частині розплавленої ванни притягується поверхневим натягом до краю розплавленої ванни, постійно тверднучи. Рідкий метал, який може затвердіти в майбутньому, циркулює назад до хвостової частини замкової щілини тощо.
Принципова схема лазерного зварювання глибоким проникненням у замкову щілину: A: Напрямок зварювання; B: Лазерний промінь; C: Замкова щілина; D: Пара металу, плазма; E: Захисний газ; F: Передня стінка замкової щілини (попереднє шліфування); G: Горизонтальний потік розплавленого матеріалу через шлях замкової щілини; H: Інтерфейс затвердіння ванни розплаву; I: Низхідний шлях потоку розплавленої ванни.
Короткий зміст:
Процес взаємодії лазера та матеріалу: Лазер впливає на поверхню матеріалу, створюючи інтенсивну абляцію. Матеріал спочатку нагрівається, плавиться та випаровується. Під час інтенсивного випаровування пара металу рухається вгору, створюючи на розплавлену ванну тиск віддачі вниз, що призводить до утворення замкової щілини. Лазер потрапляє в замкову щілину та проходить через численні процеси випромінювання та поглинання, що призводить до безперервного надходження пари металу, що підтримує замкову щілину; Лазер переважно впливає на передню стінку замкової щілини, а випаровування відбувається переважно на передній стінці замкової щілини. Тиск віддачі виштовхує рідкий метал від передньої стінки замкової щілини, рухаючись навколо замкової щілини до хвоста розплавленої ванни. Рідина, що рухається з високою швидкістю навколо замкової щілини, буде впливати на розплавлену ванну вгору, утворюючи підняті хвилі. Потім, під дією поверхневого натягу, вона рухається до краю та твердне в такому циклі. Бризки відбуваються переважно на краю отвору замкової щілини, а рідкий метал на передній стінці з високою швидкістю обходить замкову щілину та впливає на положення задньої стінки розплавленої ванни.
Час публікації: 19 червня 2024 р.
