Definizione di difetto di spruzzo: Gli spruzzi nella saldatura si riferiscono alle gocce di metallo fuso espulse dal bagno di fusione durante il processo di saldatura. Queste gocce possono cadere sulla superficie di lavoro circostante, causando rugosità e irregolarità sulla superficie, e possono anche causare un deterioramento della qualità del bagno di fusione, con conseguenti ammaccature, punti di esplosione e altri difetti sulla superficie di saldatura che influenzano le proprietà meccaniche della saldatura.
Nel processo di saldatura, gli schizzi si riferiscono alle goccioline di metallo fuso espulse dal bagno di fusione durante la saldatura stessa. Queste goccioline possono cadere sulla superficie di lavoro circostante, causando rugosità e irregolarità, e possono anche compromettere la qualità del bagno di fusione, provocando ammaccature, punti di esplosione e altri difetti sulla superficie della saldatura che ne influenzano le proprietà meccaniche.
Classificazione degli schizzi:
Piccoli schizzi: Gocce di solidificazione presenti sul bordo del cordone di saldatura e sulla superficie del materiale, che influiscono principalmente sull'aspetto e non hanno alcun impatto sulle prestazioni; generalmente, il limite per distinguerli è che la goccia è inferiore al 20% della larghezza di fusione del cordone di saldatura;
Schizzi di grandi dimensioni: Si verifica una perdita di qualità, che si manifesta come ammaccature, punti di esplosione, sottosquadri, ecc. sulla superficie del cordone di saldatura, che possono causare sollecitazioni e deformazioni non uniformi, compromettendo le prestazioni del cordone stesso. L'attenzione principale è rivolta a questo tipo di difetti.
Processo di generazione degli schizzi:
Lo schizzo si manifesta come l'iniezione di metallo fuso nel bagno di fusione in una direzione approssimativamente perpendicolare alla superficie del liquido di saldatura, a causa dell'elevata accelerazione. Ciò è chiaramente visibile nella figura sottostante, dove la colonna di liquido si innalza dal bagno di saldatura e si decompone in goccioline, formando schizzi.
scena dell'evento di schizzo
La saldatura laser si divide in saldatura a conduzione termica e saldatura a penetrazione profonda.
La saldatura a conduzione termica non produce quasi mai spruzzi: questo processo si basa principalmente sul trasferimento di calore dalla superficie del materiale verso l'interno, con una produzione di spruzzi pressoché nulla. Il processo non comporta un'eccessiva evaporazione del metallo né reazioni metallurgiche fisiche.
La saldatura a penetrazione profonda è lo scenario principale in cui si verificano gli schizzi: in questo caso, il laser penetra direttamente nel materiale, trasferendo calore attraverso i fori di penetrazione, e la reazione del processo è intensa, il che la rende la causa principale degli schizzi.
Come mostrato nella figura precedente, alcuni studiosi utilizzano la fotografia ad alta velocità combinata con vetro trasparente ad alta temperatura per osservare lo stato di movimento del foro di penetrazione durante la saldatura laser. Si può notare che il laser colpisce essenzialmente la parete anteriore del foro di penetrazione, spingendo il liquido a fluire verso il basso, aggirando il foro e raggiungendo la parte posteriore del bagno di fusione. La posizione in cui il laser viene ricevuto all'interno del foro di penetrazione non è fissa e il laser si trova in uno stato di assorbimento di Fresnel all'interno del foro. Di fatto, si tratta di uno stato di rifrazioni e assorbimenti multipli, che mantiene l'esistenza del liquido nel bagno di fusione. La posizione di rifrazione del laser durante ogni processo cambia con l'angolo della parete del foro di penetrazione, causando un movimento di torsione del foro stesso. La posizione di irradiazione laser fonde, evapora, è soggetta a forza e si deforma, quindi la vibrazione peristaltica si propaga in avanti.
Il confronto menzionato sopra utilizza un vetro trasparente ad alta temperatura, che in realtà equivale a una vista in sezione trasversale del bagno di fusione. Dopotutto, lo stato di flusso del bagno di fusione è diverso dalla situazione reale. Pertanto, alcuni studiosi hanno utilizzato la tecnologia di congelamento rapido. Durante il processo di saldatura, il bagno di fusione viene congelato rapidamente per ottenere lo stato istantaneo all'interno del foro di penetrazione. Si può vedere chiaramente che il laser colpisce la parete anteriore del foro di penetrazione, formando un gradino. Il laser agisce su questo solco, spingendo il bagno di fusione a fluire verso il basso, riempiendo lo spazio del foro di penetrazione durante il movimento in avanti del laser e ottenendo così un diagramma approssimativo della direzione del flusso all'interno del foro di penetrazione del bagno di fusione reale. Come mostrato nella figura a destra, la pressione di rinculo del metallo generata dall'ablazione laser del metallo liquido spinge il bagno di fusione liquido a superare la parete anteriore. Il foro di penetrazione si sposta verso la coda del bagno di fusione, impennandosi verso l'alto come una fontana dalla parte posteriore e impattando la superficie della coda del bagno di fusione. Allo stesso tempo, a causa della tensione superficiale (più bassa è la temperatura di tensione superficiale, maggiore è l'impatto), il metallo liquido nella pozza fusa a coda viene attratto dalla tensione superficiale verso il bordo della pozza fusa, solidificandosi continuamente. Il metallo liquido che può solidificarsi in futuro circola nuovamente verso la coda del foro di fusione, e così via.
Schema di un processo di saldatura laser a penetrazione profonda con foro passante: A: Direzione di saldatura; B: Raggio laser; C: Foro passante; D: Vapore metallico, plasma; E: Gas protettivo; F: Parete frontale del foro passante (pre-molatura); G: Flusso orizzontale del materiale fuso attraverso il percorso del foro passante; H: Interfaccia di solidificazione del bagno di fusione; I: Percorso discendente del flusso del bagno di fusione.
Il processo di interazione tra laser e materiale: Il laser agisce sulla superficie del materiale, producendo un'intensa ablazione. Il materiale viene prima riscaldato, fuso ed evaporato. Durante l'intenso processo di evaporazione, il vapore metallico si muove verso l'alto esercitando una pressione di rinculo verso il basso sul bagno fuso, creando un foro passante. Il laser entra nel foro passante e subisce molteplici processi di emissione e assorbimento, con conseguente apporto continuo di vapore metallico che mantiene il foro passante. Il laser agisce principalmente sulla parete frontale del foro passante e l'evaporazione avviene principalmente su di essa. La pressione di rinculo spinge il metallo liquido dalla parete frontale del foro passante, facendolo muovere attorno al foro stesso verso la parte posteriore del bagno fuso. Il liquido che si muove ad alta velocità attorno al foro passante impatta verso l'alto sul bagno fuso, formando delle onde. Quindi, spinto dalla tensione superficiale, si muove verso il bordo e solidifica in un ciclo continuo. Gli schizzi si verificano principalmente sul bordo dell'apertura del foro passante e il metallo liquido sulla parete frontale, ad alta velocità, aggira il foro passante e impatta sulla posizione del bagno fuso sulla parete posteriore.
Data di pubblicazione: 29 marzo 2024
