O aço inoxidável, um novo tipo de material, é amplamente utilizado em diversas indústrias, incluindo aeroespacial e autopeças, devido à sua resistência superior à corrosão e capacidade de ser moldado em vários formatos.
A soldagem a laser de aço inoxidável desempenha um papel crucial, especialmente na indústria automotiva, onde toda a carroceria de um veículo é conectada por soldagem.
Porém, o processo de soldagem pode resultar em deformações significativas devido a diversos fatores, dificultando o controle e dificultando o desenvolvimento sustentável das indústrias relacionadas.
Consequentemente, mais pesquisas sobre o controle da deformação durante a soldagem a laser de placas de aço inoxidável são cruciais para o progresso contínuo neste campo.
1. Visão geral da soldagem a laser
A soldagem a laser é um processo em que um feixe de laser é usado como fonte de calor para derreter e unir duas peças de trabalho.
Durante a soldagem a laser, a energia do laser é direcionada para a superfície do material a ser soldado. Parte da energia é refletida, enquanto o restante é absorvido pelo material, levando à finalização do processo de soldagem.
Em essência, o processo de soldagem a laser envolve focar um feixe de laser de alta potência na superfície do material a ser soldado, usando a absorção de energia luminosa do material para gerar calor e, em seguida, formar uma junta de soldagem após o resfriamento.
A soldagem a laser pode ser amplamente classificada em duas categorias: soldagem por condução térmica e soldagem por penetração profunda.
2. Danos causados pela deformação da soldagem e principais fatores que afetam a deformação da soldagem
Os principais fatores que impactam a deformação da soldagem são a corrente de soldagem, a largura do pulso e a frequência.
Um aumento na corrente de soldagem resulta em um aumento na largura da solda e no aparecimento gradual de respingos, levando à deformação por oxidação e rugosidade na superfície da solda.
Quando a largura do pulso atinge um determinado ponto, o consumo de energia de condução de calor da superfície do material também aumenta, fazendo com que o líquido respingue para fora da poça derretida por meio da evaporação. Isto resulta numa diminuição da área da secção transversal da junta de solda e afecta a sua resistência.
A influência da frequência de soldagem na deformação das chapas de aço inoxidável está intimamente relacionada à espessura da chapa de aço. Por exemplo, uma placa de aço inoxidável de 0,5 mm experimentará uma taxa de sobreposição mais alta quando a frequência atingir 2 Hz. No entanto, se a frequência atingir 5 Hz, a costura de soldagem será gravemente queimada, levando a uma ampla zona afetada pelo calor e à deformação.
Portanto, é fundamental controlar eficazmente a deformação da soldagem.
3. Medidas eficazes para evitar deformação por soldagem a laser
Para reduzir a deformação durante a soldagem a laser e melhorar a qualidade da soldagem de chapas de aço inoxidável, as seguintes etapas podem ser tomadas para otimizar os parâmetros do processo de soldagem:
3.1 Introduzir ativamente o método experimental ortogonal
O método de experimento ortogonal é uma técnica estatística matemática que envolve a análise e organização de experimentos multifatoriais por meio de uma tabela ortogonal.
Este método permite a recolha eficiente de resultados através de menos experiências e a identificação do melhor esquema de implementação. Também permite uma análise mais aprofundada e fornece informações relevantes para apoiar trabalhos específicos.
Normalmente, a corrente de soldagem, a largura do pulso e a frequência do laser são selecionadas como variáveis-chave, com a deformação da soldagem servindo como o índice a ser minimizado.
É importante seguir o princípio da racionalidade e controlar os fatores dentro de uma faixa razoável. Por exemplo, para uma chapa de aço inoxidável com 0,5 mm de espessura, a corrente de soldagem pode ser controlada entre 80 a 96 I/A e a frequência entre 2 a 5 f/Hz.
3.2 Seleção de tabela ortogonal
Em geral, o número de níveis dos fatores experimentais deve corresponder ao número de níveis na tabela ortogonal, e o número de fatores deve ser menor que o número de colunas na tabela ortogonal.
Uma tabela ortogonal bem projetada fornece suporte e orientação adequados para pesquisas subsequentes.
3.3 Análise de faixa de resultados de testes
De acordo com os resultados dos testes para uma placa de aço inoxidável com 0,5 mm de espessura, o intervalo de cada coluna foi considerado desigual, indicando que diferentes níveis de cada fator têm impactos únicos e não são igualmente influentes.
A ordem de influência na deformação da soldagem a laser é corrente, largura de pulso e frequência. Com base nesses fatores, os parâmetros ideais do processo de soldagem para soldagem a laser devem ser uma corrente de 85 A, largura de pulso de 7 ms e frequência de 3 Hz.
Para minimizar a deformação de soldagem de uma chapa de aço inoxidável com 0,5 mm de espessura, estes parâmetros devem ser controlados dentro destes valores.
Para uma placa de aço inoxidável com 0,8 mm de espessura, a corrente, a largura do pulso e a frequência devem ser controladas em 124 A, 8 ms e 4 Hz, respectivamente, para minimizar a deformação e, ao mesmo tempo, atender à resistência à tração necessária da solda.
Para uma placa de aço inoxidável com 1,6 mm de espessura, os parâmetros devem ser controlados em 160 A, 11 ms e 5 Hz.
Ao controlar os parâmetros dentro de uma faixa razoável durante a soldagem a laser, a qualidade e a eficiência da soldagem podem ser melhoradas, evitando a deformação da placa de aço, atendendo assim às demandas de produção.
Com os avanços da tecnologia, o controle da deformação da soldagem também se desenvolveu, por exemplo, através da aplicação de simulação de elementos finitos. Isto permite melhorar o equilíbrio das tensões na chapa de aço inoxidável, evitando a deformação da soldagem através do controle da temperatura e tensão da soldagem.
Ao evitar a deformação, a qualidade da soldagem pode ser melhorada, promovendo o crescimento e desenvolvimento contínuos das indústrias relacionadas.
4. Conclusão
Como uma tecnologia de soldagem eficaz, a soldagem a laser tem um impacto positivo na melhoria da qualidade da soldagem. No entanto, devido à influência de fatores como a corrente do laser, a soldagem a laser de placas de aço inoxidável pode resultar em deformação e outros problemas.
Para mitigar esses problemas, o pessoal de soldagem pode usar o método experimental ortogonal para determinar os melhores parâmetros de processo para diferentes espessuras de chapas de aço e melhorar continuamente a qualidade da soldagem combinando esses parâmetros com os parâmetros de soldagem. Isso pode ajudar a evitar a ocorrência de deformação da placa de aço.
