Nerezová ocel je materiálové řešení používané v široké škále aplikací díky své vlastní odolnosti proti korozi, odolnosti proti oxidaci při vysokých teplotách a pevnosti. Spojování samostatných kusů nerezové oceli pomocí vysokovýkonného svařovacího procesu je upřednostňováno před jinými metodami svařování nebo adheze v mnoha automobilových, lékařských, vojenských a leteckých (MIL/AERO) aplikacích, protože laserem svařované spoje nabízejí nejvyšší pevnost a řadu dalších výhod. Patří sem:
Malá oblast HAZ:Spoje z nerezové oceli často potřebují být nejen pevné, ale často i kosmeticky čisté. Laser nabízí nejmenší tepelně ovlivněnou zónu neboli "HAZ". Díky tomu je laserové svařování také ideální pro produkty se složitými svarovými vzory nebo tam, kde je oblast, která má být svařována, obtížně dostupná. Vzhledem k tomu, že laserový paprsek může být zaostřen tak přesně, je také menší pravděpodobnost poškození, důlků nebo deformací okolních povrchů.
Čistý proces:Protože operace laserového svařování je prostě tavení kovů, není (obvykle) potřeba přídavných materiálů a neexistují žádná další environmentální rizika. Díky tomu je laserové svařování často cenově nejefektivnější a nejekologičtější možností. A u konečných produktů, jako jsou trubky z nerezové oceli používané v lékařských zařízeních a chirurgických aplikacích, celková čistota laseru zajišťuje, že produkty jsou dodávány bez kontaminantů a otřepů.
Méně koroze:Při konvenčním svařování TIG nebo MIG obsahuje elektroda použitá pro svařování stopová množství vlhkosti. Teplo při svařování způsobí, že se voda rychle rozloží, a přitom uvolní vodík, který se dostane do kovu, což způsobí, že se stane křehkým. Protože laserové svařování nespoléhá na vedení tepla elektrodou, nehrozí nebezpečí koroze, kterou si sama způsobí.
Přesnost:Výkon, velikost svaru, hloubka svaru, rychlost svaru a dráha laserového paprsku na povrchu nerezové oceli jsou vysoce kontrolovatelné. Výsledkem je velmi přesný svar. Díky této optimální kontrole lze laserem svařovat i nejtenčí plechy nerezu.
Snížené tepelné zkreslení:Další výhodou laserového svařování nerezové oceli je snížení tepelné deformace a zbytkového napětí ve srovnání s konvenčními svařovacími technikami. To je důležité zejména pro nerezové oceli, které mají o 50 % větší tepelnou roztažnost než obyčejné uhlíkové oceli.
Automatizace:Další výhodou vysoce řízeného procesu je to, že laserové svařování je vysoce programovatelné a robotické. Vzhledem k tomu, že je snazší automatizovat ve srovnání se svařovacími metodami s inertním kovem (MIG)* nebo wolframovým inertním plynem (TIG)*, lze dosáhnout vyšší opakovatelnosti a rychlejšího výkonu.
Pochopení 4 typů nerezových materiálů
Nerezová ocel je popsána podle materiálových vlastností každého typu. Toto jsou úvahy o laserovém svařování a požadavky pro každý z nich.
Austenitické nerezové oceli
Nerezová ocel řady 300 je austenitická nerezová ocel. Tyto nerezové oceli se používají v aplikacích, které vyžadují odolnost proti korozi a houževnatost, a tam, kde se berou v úvahu problémy související s tepelným zkreslením. Nerezové oceli řady 300 lze nalézt v široké škále aplikací v ropném, dopravním, chemickém a energetickém průmyslu. Tyto nerezové oceli jsou zvláště užitečné v prostředí s vysokou teplotou. Tato řada nerezové oceli je vhodná pro laserové svařování pulzní i kontinuální vlnou (CW). Laserové svařování nerezové oceli poskytuje o něco lepší hloubku průvaru a zvýšenou rychlost svaru ve srovnání s nízkouhlíkovou ocelí díky nižší tepelné vodivosti většiny austenitických nerezových ocelí. Vyšší rychlosti laserového svařování jsou také výhodné pro snížení náchylnosti ke korozi způsobené srážením karbidů chrómu na hranicích zrn. K vysrážení karbidů chrómu může dojít, když je tepelný příkon během svařovacích procesů příliš vysoký.
Feritické nerezové oceli
Feritické nerezové oceli řady 400 mají obvykle málo nebo žádný nikl a nemají tak dobrou laserovou svařitelnost ve srovnání s austenitickými třídami. Laserové svařování feritických nerezových ocelí v některých případech zhoršuje houževnatost spoje a odolnost proti korozi. Snížení houževnatosti je částečně způsobeno tvorbou hrubých zrn v tepelně ovlivněné zóně a tvorbou martenzitu, ke kterému dochází u tříd s vyšším obsahem uhlíku. Tepelně ovlivněná zóna může mít vyšší tvrdost díky rychlé rychlosti ochlazování, což zvyšuje křehkost.
Martenzitické nerezové oceli
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 % uhlíku) může způsobit křehkost materiálu v tepelně ovlivněné zóně. Pokud se má svařovat martenzitická nerezová ocel s obsahem uhlíku nad 0,1 %, pak použití přídavného materiálu z austenitické nerezové oceli může zlepšit houževnatost svaru a snížit náchylnost k praskání, ale nemůže snížit křehkost v tepelně ovlivněné zóně. Předehřátí materiálu před svařováním nebo temperování materiálu na 650-750 stupeň po laserovém svařování pomůže snížit křehkost v tepelně ovlivněné zóně.
Duplexní nerezové oceli
Duplexní nerezové oceli jsou směsí austeniticko-feritických nerezových ocelí. Tyto nerezové oceli se vyznačují dvoufázovou mikrostrukturou obsahující austenit a ferit. Objemové podíly austenitu a feritu jsou zhruba stejné. Hlavními legujícími prvky jsou chrom, nikl a molybden. Duplexní nerezové oceli jsou obvykle také legovány malým množstvím dusíku. Duplexní materiál je obecně svařitelný s dobrými výsledky.