Definice vady rozstřiku: Rozstřik při svařování označuje kapičky roztaveného kovu vymrštěné z roztavené lázně během svařovacího procesu. Tyto kapičky mohou dopadat na okolní pracovní povrch a způsobovat jeho drsnost a nerovnosti. Mohou také způsobit ztrátu kvality roztavené lázně, což má za následek promáčkliny, výbušné body a další vady na povrchu svaru, které ovlivňují mechanické vlastnosti svaru.
Rozstřik při svařování označuje kapičky roztaveného kovu vymrštěné z roztavené lázně během svařovacího procesu. Tyto kapičky mohou dopadat na okolní pracovní povrch, což způsobuje jeho drsnost a nerovnosti a může také vést ke ztrátě kvality roztavené lázně, což má za následek promáčkliny, výbušné body a další vady na povrchu svaru, které ovlivňují mechanické vlastnosti svaru.
Klasifikace postřiku:
Malé cákance: Kapičky tuhnutí přítomné na okraji svarového švu a na povrchu materiálu, které ovlivňují především vzhled a nemají vliv na výkon; Obecně je hranicí pro rozlišení, pokud je kapka menší než 20 % šířky svarového švu;
Velké rozstřiky: Dochází ke ztrátě kvality, která se projevuje jako promáčkliny, výbušné body, podřezání atd. na povrchu svarového švu, což může vést k nerovnoměrnému napětí a deformaci, což ovlivňuje vlastnosti svarového švu. Hlavní pozornost je věnována těmto typům vad.
Proces vzniku rozstřiku:
Rozstřik se projevuje jako vstřikování roztaveného kovu do tavné lázně ve směru zhruba kolmém k povrchu svařovací kapaliny v důsledku vysokého zrychlení. To je jasně vidět na obrázku níže, kde sloupec kapaliny stoupá ze svařovací taveniny a rozkládá se na kapičky, čímž vznikají rozstřiky.
Scéna výskytu šplouchnutí
Laserové svařování se dělí na svařování tepelnou vodivostí a svařování hlubokým průvarem.
Svařování tepelnou vodivostí téměř nevede k rozstřiku: Svařování tepelnou vodivostí zahrnuje především přenos tepla z povrchu materiálu do vnitřku, přičemž během procesu nevzniká téměř žádný rozstřik. Proces nezahrnuje silné odpařování kovu ani fyzikální metalurgické reakce.
Hluboké provařování je hlavní scénář, při kterém dochází k rozstřiku: Hluboké provařování zahrnuje laserový zásah přímo do materiálu, přenos tepla na materiál klíčovými dírkami a procesní reakce je intenzivní, což z něj činí hlavní scénář, při kterém dochází k rozstřiku.
Jak je znázorněno na výše uvedeném obrázku, někteří vědci používají vysokorychlostní fotografii v kombinaci s vysokoteplotním průhledným sklem k pozorování pohybu klíčové dírky během laserového svařování. Je zřejmé, že laser v podstatě dopadá na přední stěnu klíčové dírky a tlačí kapalinu dolů, obchází klíčovou dírku a dosahuje konce roztavené lázně. Poloha, kde je laser přijímán uvnitř klíčové dírky, není fixní a laser se uvnitř klíčové dírky nachází ve Fresnelově absorpčním stavu. Ve skutečnosti se jedná o stav vícenásobných lomů a absorpcí, které udržují existenci roztavené kapaliny. Poloha laserového lomu se během každého procesu mění s úhlem stěny klíčové dírky, což způsobuje, že klíčová dírka je ve stavu kroutivého pohybu. Poloha laserového záření se taví, odpařuje, je vystavena síle a deformuje, takže peristaltické vibrace se pohybují dopředu.
Výše uvedené srovnání používá vysokoteplotní průhledné sklo, které ve skutečnosti odpovídá řezu roztavenou lázní. Stav proudění roztavené lázně se koneckonců liší od skutečné situace. Proto někteří vědci používají technologii rychlého zmrazování. Během svařování se roztavená lázeň rychle zmrazí, aby se dosáhlo okamžitého stavu uvnitř klíčové dírky. Je jasně vidět, že laser dopadá na přední stěnu klíčové dírky a vytváří tak schod. Laser působí na tuto schodovou drážku a tlačí roztavenou lázeň dolů, čímž během pohybu laseru vpřed vyplňuje mezeru v klíčové dírce, a tak získává přibližný diagram směru proudění uvnitř klíčové dírky skutečné roztavené lázně. Jak je znázorněno na obrázku vpravo, tlak kovu generovaný laserovou ablací tekutého kovu žene tekutou roztavenou lázeň k obcházení přední stěny. Klíčová díra se pohybuje směrem k zadní části roztavené lázně, stoupá vzhůru jako fontána zezadu a naráží na povrch zadní části roztavené lázně. Zároveň je v důsledku povrchového napětí (čím nižší je teplota povrchového napětí, tím větší je náraz) tekutý kov v koncové lázni taveniny tažen povrchovým napětím a pohybuje se směrem k okraji lázně taveniny, kde neustále tuhne. Tekutý kov, který může v budoucnu ztuhnout, cirkuluje zpět dolů k koncové části klíčové dírky a tak dále.
Schéma laserového svařování hlubokým průvarem klíčovou dírou: A: Směr svařování; B: Laserový paprsek; C: Klíčová díra; D: Kovová pára, plazma; E: Ochranný plyn; F: Přední stěna klíčové díry (předtavné broušení); G: Horizontální tok roztaveného materiálu dráhou klíčové díry; H: Rozhraní tuhnutí taveniny; I: Sestupná dráha toku taveniny.
Proces interakce mezi laserem a materiálem: Laser působí na povrch materiálu a vytváří intenzivní ablaci. Materiál se nejprve zahřeje, roztaví a odpaří. Během procesu intenzivního odpařování se kovová pára pohybuje nahoru a vytváří na roztavenou lázeň zpětný ráz směrem dolů, což vede k vytvoření klíčové díry. Laser vstupuje do klíčové díry a prochází několika procesy emise a absorpce, což vede k nepřetržitému přísunu kovové páry, která udržuje klíčovou díru. Laser působí hlavně na přední stěnu klíčové díry a odpařování probíhá hlavně na přední stěně klíčové díry. Zpětný ráz tlačí tekutý kov z přední stěny klíčové díry a pohybuje se kolem klíčové díry směrem k zadní části roztavené lázně. Kapalina pohybující se vysokou rychlostí kolem klíčové díry bude narážet na roztavenou lázeň směrem nahoru a vytvářet vyvýšené vlny. Poté, poháněná povrchovým napětím, se pohybuje směrem k okraji a v tomto cyklu tuhne. K rozstřiku dochází hlavně na okraji otvoru klíčové díry a tekutý kov na přední stěně bude vysokou rychlostí obcházet klíčovou díru a ovlivňovat polohu zadní stěny roztavené lázně.
Čas zveřejnění: 29. března 2024
