La soudure au laser est une technique puissante que utilisations chaleur issue de la technologie laser à fusionner 2 matériaux — comme les plaques d'acier. En raison de la réaction naturelle des métaux à chaleur extrème, le soudage est confronté à un défi appelé déformation de soudageIl s'agit d'un type de distorsion qui peut compromettre l'intégrité des métaux fusionnés. Heureusement, il existe des moyens de minimiser la déformation en mettant en œuvre paramètres du processus de soudage.
Dans cet article, nous allons nous concentrer sur que signifie la déformation en soudage, quelles sont les causes et comment minimiser son effetVous découvrirez également conseils efficaces pour vous aider corriger les effets de la déformation en soudage.
Qu’est-ce que la déformation par soudure laser ?
Distorsion ou déformation de la soudure implique changements de forme et de dimension d'une structure métallique. C'est une effet naturel de la soudureLorsque les métaux sont soumis au soudage laser, ils sont soumis à chaleur extrème ce qui les amène à Melt, ce qui provoque ensuite le changement de la matière en expand.
Lorsque le métal fondu refroidit à température ambiante, il se solidifie et commence à contrat. Il s'agit de la contrainte résiduelle. Si l' Le chauffage est localisé et le reste de la surface métallique est non chauffé, il ne se dilatera ni ne se contractera de la même manière. Cela va provoquer une distorsion.
Dans la fabrication industrielle, La distorsion due au soudage laser détermine la précision d'assemblage. Lors de l'utilisation Équipement haute puissance Baison 3000W+ on Acier inoxydable de 6 mm ou des plateaux de machines robustes, apport de chaleur extrême sans séquence de soudage scientifique provoque une accumulation de stress, entraînant déformation visible.
La clé réside dans le maintien du Zone affectée thermiquement (ZAT) à l'intérieur des microns by optimisation du chemin de processus. A séquence de soudage précise équilibre la répartition des contraintes, assurant planéité de qualité industrielle aux côtés de force de pénétration profonde.
À propos du soudage laser
Pour mieux comprendre comment la déformation se produit, il est important de comprendre ce soudage par faisceau laser est.
Le Institut National des Standards et de la technologie a jugé cette technique comme étant assez populaire dans le monde de la fabricationC'est tellement répandu que Une agence gouvernementale américaine a consacré des ressources importantes à « l'amélioration des simulations » des procédures de soudage laser dans l'espoir que cela rationaliser les processus de fabrication dans le futur.
Contrairement à soudage à l'arc qui utilise l'apport de chaleur d'un arc, le soudage au laser utilise apport de chaleur provenant d'un faisceau laserLe laser atteint la surface métallique. point de fusion créer un articulation forte et fusionner les matériaux ensemble.
Ces deux procédés permettent d'imprégner efficacement même l'acier à haute résistance. Cependant, Le procédé de soudage laser est plus efficace pour produire une finition précise. produisant ainsi un qualité de soudure supérieure.
Matériaux sujets à la déformation après soudage
Identifier ce qui rend un matériau susceptible à déformation de la soudure, vous devez comprendre les propriétés qui distorsion affectanteCertains matériaux sont plus susceptibles de se déformer en raison de deux propriétés : Physique et propriétés mécaniques.
1. La propriété physique est la mesure de la dilatation thermique et de la conductivité thermique.
- Dilatation thermique est le mouvement du métal lorsqu'il se dilate lorsqu'il est chauffé et se contracte lorsqu'il refroidit. S'il y a un coefficient élevé, le matériau est plus susceptible de se dilater et de se contracter – il se déformera donc davantage.
- La conductivité thermique, quant à lui, mesure le flux de chaleur le long du matériau. Une conductivité élevée dissipe la chaleur plus rapidement. Puisque la présence de chaleur rend un matériau sujet à la déformation, faible conductivité augmente les risques de déformation pendant le soudage.
2. En termes de propriétés mécaniques, il y a deux éléments à considérer : la limite d'élasticité et le module d'élasticité.
- Limite d'élasticité Cela fait référence à la contrainte que le matériau peut supporter en réaction à des forces extérieures. Ainsi, un matériau qui possède une limite d'élasticité plus élevée possède de contrainte résiduelle plus élevée — qui est plus sujet à distorsion.
- Module d'élasticité fait référence à la capacité d’un matériau à se dilater et à se contracter. Un module d’élasticité plus élevé signifie qu’un matériau a une plus grande capacité à résister à la déformation.
Compte tenu de ces propriétés, vous pouvez supposer que les matériaux sont sujets à la déformation s'ils ont une coefficient de dilatation thermique plus élevé, faible conductivité thermique, limite d'élasticité plus élevée et module d'élasticité inférieur.
Pour vous donner un contexte, jetez un œil à ces documents.
| ESSENCE DE BOIS | COEFFICIENT DE DILATATION THERMIQUE | CONDUCTIVITÉ THERMIQUE | FORCE DE RENDEMENT | MODULE D'ÉLASTICITÉ |
| Acier Inoxydable | 10 | 0.04 | 45 | 29 |
| Acier au carbone | 7 | 0.12 | 38 | 30 |
| Aluminium | 12 | 0.50 | 20 | 10 |
| Copper | 9 | 0.90 | 10 | 15 |
Comparaison acier inoxydable au l'acier au carbone, vous pouvez supposer que le premier est plus sujet à la déformation car il a un limite d'élasticité plus élevée coefficient de dilatation thermique plus élevéEt un conductivité thermique plus faible.
Entre aluminium et capuchons de cuivre, le premier est sujet à la distorsion car il a un limite d'élasticité plus élevée et coefficient de dilatation thermique ainsi qu'un conductivité thermique plus faible.
En usinage de précision, le matériau réponse thermique dicte le complexité de la séquence de soudageLes tests de Baison révèlent que L'acier inoxydable se déforme 2 à 3 fois plus que l'acier au carbone. en raison de faible conductivité et forte expansion, tandis que Les alliages d'aluminium sont sujets à l'effondrement dimensionnel.
Pour Matériaux de 1 à 5 mm, plaques épaisses tendance à développer distorsion angulaire, tandis que feuilles minces souffrir de instabilité ondulatoire. Utilisant un séquence scientifique pour la compensation du stress conserve efficacement écarts de l'ordre du micron et ce, pour tous les types de matériaux.
Types et causes Déformation par soudage laser
Plusieurs études ont été menées pour identifier la véritable cause de la distorsion après une procédure de soudage laser. Selon une étude, 3 facteurs affectent considérablement le rendement du soudage laser: matériau, processus et géométrie.
Par exemple, la déformation due au soudage au laser se produit parce que le paramètres de soudage sont appliquées différemment sur la surface du métal. Le vitesse de soudage, courant, angle, etc., se concentreront sur la pièce à souder. Plus on s'éloigne de la zone de soudage, plus les La chaleur diminue progressivement et la effets thermiques comme la dilatation des métaux, qui est également plus faible.
Pour cette raison, il est raisonnable de supposer que le La dilatation varie en fonction de l'intensité de la chaleur. reçu par le métal. Dans l'exemple donné, le la partie soudée se dilate le plus car c'est elle qui reçoit le plus de chaleur de la source laser.
Une fois la procédure de soudage terminée, le métal commencera à froid et contractLe métal continuera de se contracter de la même valeur qu'il s'est dilaté. C'est ce qu'on appelle contrainte résiduelle.
Si la La contrainte est supérieure à la limite d'élasticité. du métal parent, Deux types de stress peuvent survenir.
- Contrainte de compression se produit sur la zone environnante des bords du métal de base.
- Force de tension se produit lorsque la contraction du métal chauffé reçoit une résistance du reste de la surface du métal (celle qui n'est pas chauffée).
Pour mieux comprendre cela, il est préférable de Considérez les différentes manières dont la distorsion peut se produire. une fois la soudure terminée.
1. Distorsion longitudinale
Comme son nom l'indique, ce type de déformation se produit sur toute la longueur du matériau à souder. Quand il refroidira, La soudure et la zone environnante se contracteront.En conséquence, la pièce à usiner sera raccourcir, provoquant les bords extérieurs pour paraître plus longs et en faisant la partie centrale forme un arc.
La déformation sera maximale si la pièce n'est pas correctement fixée.
2. Distorsion transversale
Ce type de distorsion se produit lorsque les bords du métal sont tirés l'un vers l'autreCette déformation est causée par contraction excessive qui dépasse l'expansion initiale qui s'est produit lors du processus de soudage laser.
3. Distorsion angulaire
Distorsion angulaire Ce phénomène se produit lorsque les angles des tôles métalliques sont modifiés par la contraction post-soudage.Les bords de la tôle sont attirés l'un vers l'autre d'un côté, ce qui fait apparaître le matériau plié ou incliné.
Si la soudure joint des métaux à un angle perpendiculaire, la pièce verticale sera ne restent plus droitsmais présentent au contraire une courbure notable.
Si vous souhaitez en savoir plus sur ces trois types de déformations de soudage, lisez cet article.
4. Distorsion complexe
Ce type est un combinaison des distorsions précédentes, apparaissant comme se déformer, se courber ou se tordreCe sont toutes des formes de courbure et déformation qui peut compromettre l'intégrité du matériau soudé. Quelle que soit la résistance du métal, si la soudure laser provoque une déformation importante, la soudure devient inefficace.
10 façons de minimiser la déformation des soudures
Bien que la distorsion soit inévitableCela ne signifie pas que vous ne pouvez pas minimiser efficacementDe même qu'il existe différents types de déformation, il existe également de multiples stratégies pour prévenir la déformation de l'acier inoxydable et d'autres métaux. il ne s'agit pas simplement de choisir un matériau plus résistant-il s'agit de comment vous préparez, contrôlez et gérez la soudure avant, pendant et après l'opération.
Voici 10 idées de soudure différentes que vous pouvez utiliser.
1. Évitez les soudures excessives
Souder une immense zone augmenter la contraction cela se produira. C'est pourquoi vous devriez planifier le processus de soudage au laser surtout si vous devez travailler sur une très grande surface. Le dimensionnement de la surface minimisera la déformation de soudage et les contraintes résiduelles pour vous éviter de gaspiller du métal et du temps.
2. Utilisez le soudage intermittent
Il s'agit d'une technique dans laquelle vous ménager un espace entre les souduresAu lieu d'une soudure continue, vous aurez… Soudez un pouce, puis laissez un espace pour le métal non soudé, puis effectuez une autre soudure.Cela est efficace dans minimiser la déformation une fois la soudure terminée.
3. Faites moins de passes
Une autre façon d'éviter la distorsion consiste à limiter le nombre de passages pendant le soudage. Assurez-vous Un seul passage suffit pour éviter toute déformation. Vous pouvez essayer d'effectuer une grosse passe de soudure au lieu de faire plusieurs petites passes. Selon TWI, Les dépôts de soudure uniques plus importants produisent moins de distorsion angulaire que les soudures réalisées avec plusieurs petites passes de soudure.
4. Pensez au placement de soudage
L'emplacement de la soudure est également important. Idéalement, vous devriez Placer les soudures près du centre ou de l'axe neutre du matériau. Cette volonté minimiser la distorsion en soudage laser, lorsque le matériau commence à se contracter, c'est parce qu'il y aura L'effet de levier est moindre lorsque les forces de contraction tentent de se désaligner..
5. Essayez la technique de soudage Backstep
Soudage en arrière est une technique où dans le Le sens de soudage va de gauche à droite., Mais l' Les segments de perles sont déposés de droite à gauche.Cette opération permettra d'écarter les bords où sont placés les segments de perles afin de séparer temporairement les plaques métalliques.
Lorsque le mouvement de gauche à droite est terminé, la succession de perles sera...L'expansion devrait diminuer à mesure que le processus s'achève. Il s'agit d'un moyen efficace de minimiser la distorsion.
En soudage industriel de précision, soudage en recul est une technique fondamentale pour optimisation de la séquence de soudageLes expériences de Baison montrent que pour les tôles d'épaisseur moyenne à mince, comme l'acier au carbone de 2 mm, les longues soudures doivent être divisées en segments égaux de 50 à 100 mm, chaque segment étant soudé dans le direction opposée à la progression générale.
Cette séquence utilise la chaleur des segments suivants pour tempérer les précédents tout en permettant Les forces de retrait dues au refroidissement s'annulent mutuellement.Cette méthode peut réduire le taux de déformation global de plus de 35 %Grâce à ce contrôle et à ce séquençage précis des segments, les équipements Baison garantissent que les composants de grande surface restent parfaitement plats, ce qui est très efficace. éviter les problèmes courants comme les ondulations et les déformations dans les longues soudures.
6. Pièces de soudage prédéfinies
Cela impliquerait quelques essais pour s'assurer que vous êtes minimiser la distorsion une fois la soudure terminée. Déterminer le préréglage c'était nécessaire dans ces soudures précédentes pour que vous puissiez estimer le rétrécissement que vous rencontrerez. Cela vous permettra de Effectuez des ajustements pour minimiser la contraction et la déformation..
7. Créer une séquence de soudage
Ne vous contentez pas de souder les pièces en suivant une seule ligne droite. Créez un séquence de soudage prévue qui peut contrecarrer le retrait dans une autre partie du matériau à assembler. Grâce à votre connaissance de la façon dont le métal se rétrécit, vous pouvez créer une séquence pour équilibrer la réaction afin d'éviter toute distorsion.
Dans le traitement laser de précision, le La séquence de soudage est cruciale Pour les soudures longues (>1 m) ou les assemblages de tôles épaisses, les ingénieurs de Baison recommandent de remplacer le soudage continu rectiligne par logique de « recul »: diviser la soudure en segments de 200 mm et suite à un séquence stricte décalée 1-2-3-4Cela permet au retrait des segments ultérieurs de compenser les contraintes résiduelles des segments précédents.
Associée à la technologie de faible apport de chaleur de Baison, cette séquence précise réduit la distorsion angulaire de plus de 3° à moins de 0.5°, assurant précision prête à l'assemblage.
8. Serrer les pièces pour les verrouiller en place
Une autre option consiste à utiliser un luminaire pendant que vous soudez les pièces ensemble. Cela les maintiendra en place et empêcher la dilatation ou la contraction de les déformerConservez les pièces fixé en place jusqu'à ce que le processus soit terminé. absence de mouvement permettra de limiter la distorsion.
9. Envisagez le soulagement du stress thermique
Il s'agit d'une technique où vous contrôler le chauffage et la climatisation des pièces assemblées par soudure. C'est lorsque vous augmenter la température et contrôler le refroidissement gérer le souligne Appliquez le produit tel quel. en cours de soudage.
10. Raccourcissez le temps de soudage
Vous pouvez aussi vous raccourcir le temps de soudage pour réduire le risque de déformation. Ce sera difficile si vous le faites manuellement. Les premières pièces soudées auront refroidi avant que vous ayez terminé. Cependant, si vous avez équipement mécanisé utilisé pour le soudage, ça peut réduire le temps de traitement et minimiser la distorsion.
En fabrication de précision, les déformations de soudage proviennent d'un apport de chaleur irrégulier. Lors de l'utilisation d'équipements laser haute puissance Baison pour des composants complexes, séquence de soudage scientifique est le facteur décisif pour le maintien de la précision.
Les ingénieurs seniors remplacent généralement le soudage continu par Logique « sectionnelle symétrique » ou « à saut diagonal ». En utilisant un Approche décalée 1-2-3-4Les contraintes de retrait de chaque soudure s'annulent mutuellement. séquençage précis, associée à la technologie de compensation au micron de Baison, garantit que les grandes pièces maintenir une planéité de qualité industrielle après le soudage.
Pouvez-vous réparer la distorsion du soudage ?
En cas de distorsion déjà survenue, ne vous inquiétez pas, Il existe des moyens d'y remédier. sans pour autant abandonner le projet. Bien sûr, il faudra analyser les dégâts pour voir s'ils sont réversibles. Certaines distorsions sont trop importantes pour être corrigées.
Mais dans la plupart des cas, Les distorsions peuvent être corrigées. Il y a Il y a deux façons de faire cela.
I. Correction thermique
Cette mesure corrective implique utilisation de la chaleur ou de la chaleur créer un stress local suffisamment élevé pour ramener un composant à sa forme correcteCertains soudeurs appellent cela redressage à la flamme et il peut être appliqué de différentes manières.
- Chauffage ponctuel. Il s'agit d'un moyen efficace de retrait des boucles dans les tôles. La chaleur est appliquée sur la partie convexe ou arrondie de la distorsion. Si les points sont petits, cette mesure corrective permet de corriger facilement la déformation après soudage.
- Chauffage de ligne. Cela chauffe la partie déformée dans un ligne droite – généralement, c'est le long du joint soudé. Assurez-vous que la chaleur est appliquée du côté opposé pour corriger toute distorsion angulaire.
- Chauffage par coin. Cela chauffe les formes en coin trouvées sur le composant pour corriger la distorsion. Ceci est utilisé lorsque grands composants sont impliqués.
II. Correction mécanique
La correction mécanique implique le utilisation de la force pour corriger la distorsion après soudage. Selon l'importance de la déformation ou l'épaisseur du métal, vous pouvez Utilisez la force pour aplatir le composant..
Cela peut s'appliquer de deux manières, martelage et pressageParmi les outils pouvant servir à redresser la déformation, on trouve notamment : marteau, bras pneumatique, coin,presse machine. Il existe d'autres outils que vous pouvez utiliser.
En fabrication de précision, les déformations de soudage proviennent d'un apport de chaleur irrégulier. Lors de l'utilisation d'équipements laser haute puissance Baison pour des composants complexes, séquence de soudage scientifique est le facteur décisif pour le maintien de la précision.
Les ingénieurs seniors délaissent généralement le soudage continu au profit de Logique « sectionnelle symétrique » ou « à saut diagonal ». En utilisant un Approche décalée 1-2-3-4Les contraintes de retrait de chaque soudure s'annulent mutuellement. séquençage précis, associée à la technologie de compensation au micron de Baison, garantit que les grandes pièces maintenir une planéité de qualité industrielle après le soudage.
FAQ
Q1 : Pourquoi l'acier inoxydable est-il sujet à la déformation ?
Une faible conductivité et une forte dilatation entraînent une accumulation de chaleur. Utilisez un séquence de soudage pour équilibrer les tensions et prévenir le rétrécissement.
Q2 : La distorsion peut-elle être éliminée ?
Il ne peut pas être supprimé, seulement géré. Utilisez des commandes précises. séquences de soudage pour la compensation thermique afin de minimiser la déformation.
Q3 : Un expert est-il nécessaire ?
Pas nécessairement. Avec une approche scientifique séquence de soudage Grâce aux commandes de précision de Baison, les opérateurs standard peuvent atteindre une qualité élevée.
Q4 : Quels sont les secteurs les plus touchés ?
Aérospatiale, médical et véhicules électriques. Des erreurs à l'échelle du micron entraînent des défaillances ; strict séquences de soudage sont obligatoires pour maintenir la tolérance.
Q5 : Séquences de plaques épaisses vs. minces ?
Pièce mince (< 3 mm) : utiliser le soudage par à-coups pour dissiper la chaleur. Pièce épaisse (> 6 mm) : utiliser le soudage par à-coups symétrique pour compenser le retrait.
Q6 : Quelle est la plus grosse erreur en matière de gestion du stress ?
Sur-verrouillage tout en ignorant séquence de soudageUne fixation rigide provoque un retour brusque ; utilisez la technique du « pas en arrière » pour relâcher les tensions naturellement.
Ne laissez pas la déformation du soudage compromettre vos métaux
La déformation est un effet courant du soudage laserC'est le résultat de la réaction du métal à la chaleur. Cependant, vous pouvez minimiser son impact à condition de comprendre comment la distorsion se produit. Il y a des choses que vous pouvez faire pour équilibrer ou contrebalancer ces réactions naturelles.
Vous pouvez utiliser techniques de serrage ou de soudage spécifiques comme les pas en arrière, les séquences, etc. Ce sont des choses qui peuvent arriver. empêcher la distorsion. En utilisant le bons outils facilitera également le maintien de l'intégrité de la structure métallique.
Bien entendu, vous pouvez également Faites appel à un soudeur expert ou professionnel pour vous faciliter la tâche.
Obtenez des solutions efficaces de Baison pour minimiser la distorsion du soudage !
Gérer la distorsion pendant le processus de soudage peut s'avérer difficile, mais seulement si vous n'utilisez pas les bons outils. Ne compromettez pas votre production et vos projets en utilisant des outils de qualité inférieure. Baison Laser offre aux solutions de haute qualité à vos besoins en soudage laser.
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