L'acer inoxidable és una solució material utilitzada en una àmplia varietat d'aplicacions a causa de la seva resistència a la corrosió inherent, resistència a l'oxidació a alta temperatura i resistència. Es prefereix unir peces d'acer inoxidable separades mitjançant un procés de soldadura d'alta potència sobre altres mètodes de soldadura o adhesió en moltes aplicacions d'automoció, mèdiques i militars i aeroespacials (MIL/AERO) a causa de les juntes soldades per làser ofereixen la màxima resistència i una varietat d'altres beneficis. Aquests inclouen:
Petita àrea HAZ:Sovint, les juntes d'acer inoxidable no només han de ser resistents, sinó també cosmèticament netes. El làser ofereix la zona afectada per la calor més petita, o "HAZ". Això també fa que la soldadura làser sigui ideal per a productes amb patrons de soldadura complexos o on l'àrea a soldar és difícil d'arribar. Com que el raig làser es pot enfocar amb tanta precisió, també hi ha menys probabilitats de danyar, picar o deformar les superfícies circumdants.
Procés net:Com que l'operació de soldadura per làser és simplement la fusió de metalls, no hi ha (normalment) cap necessitat de materials de farciment i no hi ha riscos ambientals addicionals. Això sovint fa que la soldadura per làser sigui l'opció més rendible i ecològica. I en productes finals, com ara tubs d'acer inoxidable utilitzats en dispositius mèdics i aplicacions quirúrgiques, la neteja general del làser garanteix que els productes es lliuren de contaminants i rebaves.
Menys corrosió:En la soldadura TIG o MIG convencional, l'elèctrode utilitzat per a la soldadura conté traces d'humitat. La calor de la soldadura fa que l'aigua es descomposi ràpidament i, en fer-ho, allibera hidrogen que entra al metall fent-lo fràgil. Com que la soldadura làser no depèn d'un elèctrode per conduir la calor, no hi ha risc de corrosió autoinfligida.
Precisió:La potència de sortida, la mida de la soldadura, la profunditat de la soldadura, la velocitat de la soldadura i la pista del raig làser a la superfície d'acer inoxidable són molt controlables. El resultat és una soldadura molt precisa. Les làmines més primes d'acer inoxidable també es poden soldar amb làser gràcies a aquest control òptim.
Distorsió tèrmica reduïda:Un avantatge addicional de la soldadura làser d'acer inoxidable és la reducció de la distorsió tèrmica i les tensions residuals en comparació amb les tècniques de soldadura convencionals. Això és especialment important per als acers inoxidables que tenen una expansió tèrmica un 50% més gran que els acers al carboni simples.
Automatització:Un altre avantatge d'un procés altament controlat és que la soldadura làser és altament programable i robòtica. Com que és més fàcil d'automatitzar en comparació amb els mètodes de soldadura de gas inert metàl·lic (MIG)* o gas inert de tungstè (TIG)*, es pot aconseguir una major repetibilitat i un rendiment més ràpid.
Comprendre els 4 tipus de material d'acer inoxidable
L'acer inoxidable es descriu segons la propietat del material de cada tipus. Aquestes són les consideracions i requisits de soldadura làser per a cadascun.
Acers inoxidables austenítics
La sèrie 300 d'acer inoxidable és acer inoxidable austenític. Aquests acers inoxidables s'utilitzen en aplicacions que requereixen resistència a la corrosió i duresa, i quan hi ha problemes de distorsió tèrmica relativa són consideracions. Els acers inoxidables de la sèrie 300 es poden trobar en una àmplia gamma d'aplicacions a les indústries del petroli, el transport, la química i la generació d'energia. Aquests acers inoxidables són especialment útils en ambients d'alta temperatura. Aquesta sèrie d'acer inoxidable és adequada per a la soldadura làser d'ona polsada i contínua (CW). L'acer inoxidable de soldadura per làser proporciona profunditats de penetració de soldadura lleugerament millors i velocitats de soldadura més grans en comparació amb els acers amb baix contingut de carboni a causa de la menor conductivitat tèrmica de la majoria dels acers inoxidables austenítics. Les velocitats més altes de la soldadura làser també són avantatjoses per reduir la susceptibilitat a la corrosió causada per la precipitació de carburs de crom als límits del gra. La precipitació de carburs de crom es pot produir quan l'entrada de calor és massa elevada durant els processos de soldadura.
Acers inoxidables ferrítics
La sèrie 400 d'acer inoxidable ferrític solen tenir poc o cap níquel i no tenen una soldabilitat làser tan bona en comparació amb els graus austenítics. La soldadura per làser dels graus d'acer inoxidable ferrític en alguns casos perjudica la duresa de les unions i la resistència a la corrosió. La reducció de la duresa es deu parcialment a la formació de grans gruixuts a la zona afectada per la calor i a la formació de martensita, que es produeix en els graus de contingut de carboni més elevats. La zona afectada per la calor pot tenir una duresa més alta a causa de la velocitat de refredament ràpida, que augmenta la fragilitat.
Acers inoxidables martensítics
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% de carboni) pot fer que el material sigui trencadís a la zona afectada per la calor. Si s'ha de soldar acer inoxidable martensític amb un contingut de carboni superior al 0,1%, l'ús d'un material de farciment d'acer inoxidable austenític pot millorar la duresa de la soldadura i reduir la susceptibilitat a les esquerdes, però no pot reduir la fragilitat a la zona afectada per la calor. Preescalfar el material abans de soldar o temperar el material a 650-750 graus després de la soldadura per làser ajudarà a reduir la fragilitat a la zona afectada per la calor.
Acers inoxidables dúplex
Els acers inoxidables dúplex són una barreja d'acers inoxidables austenític-ferrítics. Aquests acers inoxidables es caracteritzen per una microestructura bifàsica que conté austenita i ferrita. Les fraccions volumètriques d'austenita i ferrita són aproximadament iguals. Els principals elements d'aliatge són el crom, el níquel i el molibdè. Els acers inoxidables dúplex també solen aliar-se amb petites quantitats de nitrogen. El material dúplex és generalment soldable amb bons resultats.