Nehrdzavejúca oceľ je materiálové riešenie používané v širokej škále aplikácií kvôli jej vlastnej odolnosti proti korózii, odolnosti voči oxidácii pri vysokej teplote a pevnosti. Spájanie samostatných dielov z nehrdzavejúcej ocele pomocou procesu vysokovýkonného zvárania je uprednostňované pred inými metódami zvárania alebo lepenia v mnohých aplikáciách v automobilovom, lekárskom, vojenskom a leteckom priemysle (MIL/AERO), pretože laserové zvárané spoje ponúkajú najvyššiu pevnosť a množstvo ďalších výhod. Patria sem:
Malá oblasť HAZ:Spoje z nehrdzavejúcej ocele musia byť často nielen pevné, ale často aj kozmeticky čisté. Laser ponúka najmenšiu tepelne ovplyvnenú zónu alebo "HAZ". Vďaka tomu je laserové zváranie ideálne aj pre produkty so zložitými zvarovými vzormi alebo tam, kde je oblasť, ktorá sa má zvárať, ťažko dostupná. Pretože laserový lúč môže byť zaostrený tak presne, je menšia pravdepodobnosť poškodenia, jamkovitosti alebo deformácie okolitých povrchov.
Čistý proces:Pretože operácia laserového zvárania je jednoducho tavenie kovov, nie sú (zvyčajne) potrebné prídavné materiály a neexistujú žiadne ďalšie environmentálne riziká. To často robí z laserového zvárania nákladovo najefektívnejšiu a najekologickejšiu možnosť. A v konečných produktoch, ako sú rúrky z nehrdzavejúcej ocele používané v lekárskych zariadeniach a chirurgických aplikáciách, celková čistota lasera zaisťuje, že produkty sú dodávané bez kontaminantov a otrepov.
Menej korózie:Pri konvenčnom zváraní TIG alebo MIG obsahuje elektróda používaná na zváranie stopové množstvá vlhkosti. Teplo pri zváraní spôsobuje, že sa voda rýchlo rozkladá a pri tom sa uvoľňuje vodík, ktorý vstupuje do kovu, čo spôsobuje, že sa stáva krehkým. Pretože laserové zváranie sa nespolieha na vedenie tepla elektródou, nehrozí riziko korózie, ktorú si sami spôsobíte.
presnosť:Výkon, veľkosť zvaru, hĺbka zvaru, rýchlosť zvaru a dráha laserového lúča na povrchu z nehrdzavejúcej ocele sú vysoko kontrolovateľné. Výsledkom je veľmi presný zvar. Vďaka tejto optimálnej kontrole je možné laserom zvárať aj najtenšie plechy z nehrdzavejúcej ocele.
Znížené tepelné skreslenie:Ďalšou výhodou laserového zvárania nehrdzavejúcej ocele je znížené tepelné skreslenie a zvyškové napätie v porovnaní s konvenčnými zváracími technikami. To je dôležité najmä pre nehrdzavejúce ocele, ktoré majú o 50 % väčšiu tepelnú rozťažnosť ako obyčajné uhlíkové ocele.
automatizácia:Ďalšou výhodou vysoko kontrolovaného procesu je, že laserové zváranie je vysoko programovateľné a robotické. Keďže je jednoduchšie automatizovať v porovnaní s metódami zvárania inertným kovovým plynom (MIG)* alebo volfrámovým inertným plynom (TIG)*, možno dosiahnuť vyššiu opakovateľnosť a rýchlejšiu priepustnosť.
Pochopenie 4 druhov materiálu z nehrdzavejúcej ocele
Nerezová oceľ je opísaná podľa materiálových vlastností každého typu. Toto sú úvahy o laserovom zváraní a požiadavky pre každý z nich.
Austenitické nehrdzavejúce ocele
Nerezová oceľ série 300 je austenitická nehrdzavejúca oceľ. Tieto nehrdzavejúce ocele sa používajú v aplikáciách vyžadujúcich odolnosť proti korózii a húževnatosť a pri problémoch s tepelným skreslením. Nerezové ocele série 300 možno nájsť v širokom spektre aplikácií v ropnom, dopravnom, chemickom a energetickom priemysle. Tieto nehrdzavejúce ocele sú obzvlášť užitočné v prostredí s vysokou teplotou. Táto séria nehrdzavejúcej ocele je vhodná pre laserové zváranie pulznou aj kontinuálnou vlnou (CW). Laserové zváranie nehrdzavejúcej ocele poskytuje o niečo lepšiu hĺbku prieniku zvaru a vyššiu rýchlosť zvaru v porovnaní s nízkouhlíkovou oceľou v dôsledku nižšej tepelnej vodivosti väčšiny austenitických nehrdzavejúcich ocelí. Vyššie rýchlosti laserového zvárania sú tiež výhodné pri znižovaní náchylnosti na koróziu spôsobenú precipitáciou karbidov chrómu na hraniciach zŕn. Precipitácia karbidov chrómu môže nastať, keď je tepelný príkon počas procesu zvárania príliš vysoký.
Feritické nehrdzavejúce ocele
Feritické nehrdzavejúce ocele série 400 majú zvyčajne málo alebo žiadny nikel a nemajú tak dobrú laserovú zvárateľnosť v porovnaní s austenitickými druhmi. Laserové zváranie feritickej nehrdzavejúcej ocele v niektorých prípadoch zhoršuje húževnatosť spoja a odolnosť proti korózii. Zníženie húževnatosti je čiastočne spôsobené tvorbou hrubých zŕn v tepelne ovplyvnenej zóne a tvorbou martenzitu, ktorá sa vyskytuje v triedach s vyšším obsahom uhlíka. Teplom ovplyvnená zóna môže mať vyššiu tvrdosť vďaka rýchlej rýchlosti ochladzovania, čo zvyšuje krehkosť.
Martenzitické nehrdzavejúce ocele
The martensitic 400 series of stainless steel is more challenging to laser weld than the austenitic and ferritic grades. Laser welding high carbon martensitic grades (>{{0}}.15 % uhlíka) môže spôsobiť, že materiál bude v tepelne ovplyvnenej zóne krehký. Ak sa má zvárať martenzitická nehrdzavejúca oceľ s obsahom uhlíka nad 0,1 %, potom použitie prídavného materiálu z austenitickej nehrdzavejúcej ocele môže zlepšiť húževnatosť zvaru a znížiť náchylnosť na praskanie, ale nemôže znížiť krehkosť v tepelne ovplyvnenej zóne. Predhriatie materiálu pred zváraním alebo temperovanie materiálu na 650-750 stupeň po laserovom zváraní pomôže znížiť krehkosť v tepelne ovplyvnenej zóne.
Duplexné nerezové ocele
Duplexné nehrdzavejúce ocele sú zmesou austeniticko-feritických nehrdzavejúcich ocelí. Tieto nehrdzavejúce ocele sa vyznačujú dvojfázovou mikroštruktúrou obsahujúcou austenit a ferit. Objemové frakcie austenitu a feritu sú približne rovnaké. Hlavnými legovacími prvkami sú chróm, nikel a molybdén. Duplexné nehrdzavejúce ocele sú zvyčajne tiež legované malým množstvom dusíka. Duplexný materiál je vo všeobecnosti zvárateľný s dobrými výsledkami.