Rostfritt stål är en materiallösning som används i en mängd olika applikationer på grund av dess inneboende korrosionsbeständighet, oxidationsbeständighet vid hög temperatur och styrka. Sammanfogning av separata delar av rostfritt stål via en svetsprocess med hög effekt föredras framför andra metoder för svetsning eller vidhäftning i många fordons-, medicinska och militära och flyg- och rymdtillämpningar (MIL/AERO) eftersom lasersvetsade fogar erbjuder den högsta styrkan och en mängd andra förmåner. Dessa inkluderar:
Litet HAZ-område:Rostfria fogar behöver ofta inte bara vara starka utan ofta kosmetiskt rena. Lasern erbjuder den minsta värmepåverkade zonen, eller "HAZ". Detta gör även lasersvetsning idealisk för produkter med invecklade svetsmönster, eller där området som ska svetsas är svårt att nå. Eftersom laserstrålen kan fokuseras så exakt, är det mindre sannolikhet att skada, pitta eller deformera de omgivande ytorna också.
Ren process:Eftersom lasersvetsningsoperationen helt enkelt är sammansmältning av metaller, finns det (vanligtvis) inget behov av tillsatsmaterial och det finns inga ytterligare miljörisker. Detta gör ofta lasersvetsning till det mest kostnadseffektiva och miljövänliga alternativet. Och i slutprodukter, såsom rör av rostfritt stål som används i medicinsk utrustning och kirurgiska tillämpningar, säkerställer laserns övergripande renhet att produkterna levereras fria från föroreningar och grader.
Mindre korrosion:Vid konventionell TIG- eller MIG-svetsning innehåller elektroden som används för svetsning spårmängder av fukt. Värmen från svetsningen gör att vattnet sönderdelas snabbt, och på så sätt frigör det väte som kommer in i metallen vilket gör att den blir skör. Eftersom lasersvetsning inte är beroende av att en elektrod leder värme, finns det ingen risk för självförvållad korrosion.
Precision:Effekten, svetsstorleken, svetsdjupet, svetshastigheten och laserstrålens spår på den rostfria stålytan är alla mycket kontrollerbara. Resultatet är en mycket exakt svets. De tunnaste skivorna av rostfritt stål kan också lasersvetsas på grund av denna optimala kontroll.
Minskad termisk distorsion:En ytterligare fördel med lasersvetsning av rostfritt stål är minskad termisk distorsion och kvarvarande spänningar jämfört med konventionella svetstekniker. Detta är särskilt viktigt för rostfria stål som har 50 % större termisk expansion än vanligt kolstål.
Automatisering:En annan fördel med en mycket kontrollerad process är att lasersvetsning är mycket programmerbar och robotiserad. Eftersom det är lättare att automatisera jämfört med metall inert gas (MIG)* eller volfram inert gas (TIG)* svetsmetoder, kan större repeterbarhet och snabbare genomströmning uppnås.
Förstå de 4 typerna av rostfritt stålmaterial
Rostfritt stål beskrivs efter materialegenskaperna för varje typ. Dessa är lasersvetsningsöverväganden och krav för var och en.
Austenitiska rostfria stål
300-serien av rostfritt stål är austenitiska rostfria stål. Dessa rostfria stål används i applikationer som kräver korrosionsbeständighet och seghet, och när problem med relativ termisk distorsion är överväganden. 300-seriens rostfria stål kan hittas i ett brett spektrum av tillämpningar inom petroleum-, transport-, kemi- och kraftgenereringsindustrin. Dessa rostfria stål är särskilt användbara i högtemperaturmiljöer. Denna serie av rostfritt stål är lämplig för både pulsad och kontinuerlig vågsvetsning (CW). Lasersvetsning av rostfritt stål ger något bättre svetspenetrationsdjup och ökade svetshastigheter jämfört med lågkolhaltiga stål på grund av den lägre värmeledningsförmågan hos de flesta austenitiska rostfria stål. De högre hastigheterna från lasersvetsning är också fördelaktiga för att minska känsligheten för korrosion orsakad av utfällning av kromkarbider vid korngränserna. Kromkarbidutfällning kan ske när värmetillförseln är för hög under svetsprocesserna.
Ferritiska rostfria stål
Den ferritiska 400-serien av rostfritt stål har vanligtvis lite eller inget nickel och har inte lika bra lasersvetsbarhet jämfört med austenitiska kvaliteter. Lasersvetsning av ferritiska rostfria stålsorter i vissa fall försämrar fogsegheten och korrosionsbeständigheten. Minskningen av seghet beror delvis på bildningen av grova korn i den värmepåverkade zonen och martensitbildning, som sker i de högre kolhalterna. Den värmepåverkade zonen kan ha en högre hårdhet på grund av den snabba kylningshastigheten, vilket ökar sprödheten.
Martensitiska rostfria stål
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 % kol) kan göra att materialet blir sprött i den värmepåverkade zonen. Om martensitiskt rostfritt stål med kolhalter över 0,1 % ska svetsas, kan användning av ett austenitiskt rostfritt tillsatsmaterial förbättra svetssegheten och minska känsligheten för sprickbildning men kan inte minska sprödheten i den värmepåverkade zonen. Att förvärma materialet före svetsning eller härda materialet vid 650-750 grader efter lasersvetsning hjälper till att minska sprödheten i den värmepåverkade zonen.
Duplexa rostfria stål
Duplexa rostfria stål är en blandning av austenitiskt-ferritiska rostfria stål. Dessa rostfria stål kännetecknas av en tvåfasig mikrostruktur som innehåller austenit och ferrit. De volymetriska fraktionerna av austenit och ferrit är ungefär lika. De viktigaste legeringsämnena är krom, nickel och molybden. Duplexa rostfria stål är vanligtvis också legerade med små mängder kväve. Duplexmaterial är i allmänhet svetsbart med bra resultat.