Scheuren door laserlassen: Oorzaken en oplossingen

Laserlasapparatuur gebruikt hoogenergetische laserpulsen om het doelmetaal te concentreren en te smelten, waardoor de werkstukken aan elkaar worden gelast.

De nieuwe lastechnologie heeft een positief effect, maar als er niet correct mee wordt omgegaan, kan dit leiden tot warme of koude scheuren.

Wat veroorzaakt lasscheuren in een laserlasmachine?

Metallurgische factoren

De ongebalanceerde snelle verwarming en koeling tijdens het laserlassen creëert een complexe spanningstoestand in de verbinding, wat een mechanische factor is die bijdraagt aan scheurvorming.

Laserlassen is een reeks ongebalanceerde processen die leiden tot een ongelijkmatige verdeling van componenten en een geharde structuur met een lage weerstand tegen scheuren tijdens het snelle stollen. Dit vormt een metallurgische factor die scheurinitiatie bevordert.

Mechanische factoren

Er zijn drie soorten scheuren die kunnen ontstaan tijdens het lasproces van een laserlasmachine: scheuren in het product, scheuren door vloeibaarmaking en scheuren door herverhitting.

De kristalscheur is een gevolg van de niet-uniforme samenstelling in het macrogebied van de las.

Het centrale gebied van de las is waar de vloeibare fase kristallisatie het laatst optreedt en waar de kolomvormige kristallen aan beide zijden van de las samenkomen.

Helaas hoopt een groot aantal onzuiverheden met een laag smeltpunt zich ook op in dit gebied, wat leidt tot middellijnsegregatie die de bindingssterkte verzwakt.

Onder bepaalde mechanische omstandigheden kunnen op deze plaats scheuren ontstaan.

Daarom is het belangrijk om scheuren die zich voordoen snel te identificeren en op te lossen.

Dus wat kan er worden gedaan om het optreden van lasscheuren in een laserlasmachine te verminderen?

Er zijn twee belangrijke maatregelen:

Parameters van laserlasmachine wijzigen

De primaire oorzaken van thermische scheuren tijdens pulslaserlassen zijn te wijten aan het stollen van de las na het laserlasproces. Tijdens dit proces passeert de las een temperatuurbereik met lage plasticiteit, dat de brosse temperatuurzone wordt genoemd.

De kristallisatie van het lasmetaal wordt beïnvloed door trekspanning, die wordt veroorzaakt doordat het lasmetaal moeilijk krimpt.

Deze trekspanning resulteert in elastisch-plastische vervorming in de las.

Als het lasmetaal zich in de brosse temperatuurzone bevindt en de plastische vervorming de plasticiteit van het metaal overschrijdt, zullen zich scheuren vormen.

Verbeter het legeringssysteem van het materiaal redelijkerwijs volgens de aard van de scheur

De oorzaken van koudscheuren tijdens pulslaserlassen treden op tijdens het afkoelingsproces. A martensitische structuur in de buurt van de lasnaad ontstaat lasspanning en microstructurele spanning.

Het metaal met een martensitische structuur heeft een hoge sterkte maar een lage plasticiteit en restspanning blijft tijdens het afkoelen achter in het lasmetaal.

In het geval van ferritisch of austenitisch afgeschrikt staal is de spanningstoestand van het gelaste verbindingen wordt gekenmerkt door de vorming van longitudinale drukspanning in de buurt van het lasgebied. Dit wordt veroorzaakt door de martensitische transformatie die in dit gebied optreedt tijdens het lassen.

Dit soort spanningen kan leiden tot de vorming van koude scheuren.

Oorzaken van thermische scheuren:

Het ontstaan van thermische scheuren tijdens laserlassen hangt af van verschillende factoren, waaronder de chemische samenstelling van het lasmetaal en de omgeving, de omstandigheden en kenmerken van het kristallisatieproces, de mate van chemische en fysische micro heterogeniteit, de grootte van de vervorming en de snelheid waarmee de vervorming toeneemt.

Op dit moment wordt het mechanisme van kristalscheurvorming als volgt beschreven: 

Tijdens het stolproces van een plaatbuigmachine gaat de lasnaad van de laserlasmachine door een temperatuurbereik met lage plasticiteit, dat de brosse temperatuurzone wordt genoemd.

De kristallisatie van het lasmetaal wordt beïnvloed door trekspanning, die wordt veroorzaakt doordat het lasmetaal moeilijk krimpt.

De aanwezigheid van trekspanning leidt tot elastisch-plastische vervorming in de las.

Als het lasmetaal zich in de brosse temperatuurzone bevindt en de plastische vervorming de plasticiteit van het metaal overschrijdt, zal zich een scheur vormen.