Неръждаемата стомана е материално решение, използвано в голямо разнообразие от приложения поради присъщата си устойчивост на корозия, устойчивост на окисляване при висока температура и здравина. Съединяването на отделни части от неръждаема стомана чрез процес на заваряване с висока мощност е за предпочитане пред други методи на заваряване или залепване в много автомобилни, медицински и военни и космически (MIL/AERO) приложения, тъй като лазерно заварените съединения предлагат най-висока якост и различни други ползи. Те включват:
Малка зона на HAZ:Съединенията от неръждаема стомана често трябва да бъдат не само здрави, но често и козметично чисти. Лазерът предлага най-малката зона, засегната от топлина, или "HAZ". Това също така прави лазерното заваряване идеално за продукти със сложни шарки на заваряване или където зоната за заваряване е труднодостъпна. Тъй като лазерният лъч може да бъде фокусиран толкова прецизно, има по-малка вероятност от повреда, хлътване или деформиране на околните повърхности.
Чист процес:Тъй като операцията по лазерно заваряване е просто топене на метали, (обикновено) няма нужда от добавъчни материали и няма допълнителни рискове за околната среда. Това често прави лазерното заваряване най-рентабилната и екологична опция. А в крайните продукти, като тръби от неръждаема стомана, използвани в медицински устройства и хирургически приложения, цялостната чистота на лазера гарантира, че продуктите се доставят без замърсители и неравности.
По-малко корозия:При конвенционалното TIG или MIG заваряване електродът, използван за заваряване, съдържа следи от влага. Топлината на заваряването кара водата да се разлага бързо и при това освобождава водород, който навлиза в метала, което го кара да стане крехък. Тъй като лазерното заваряване не разчита на електрод за провеждане на топлина, няма риск от самопричинена корозия.
Прецизност:Изходната мощност, размерът на заваръчния шев, дълбочината на заваръчния шев, скоростта на заваръчния шев и траекторията на лазерния лъч върху повърхността от неръждаема стомана са много контролирани. Резултатът е много прецизна заварка. Най-тънките листове от неръждаема стомана също могат да бъдат лазерно заварени благодарение на този оптимален контрол.
Намалено термично изкривяване:Допълнителна полза от лазерното заваряване на неръждаема стомана е намаленото термично изкривяване и остатъчните напрежения в сравнение с конвенционалните техники за заваряване. Това е особено важно за неръждаемите стомани, които имат 50% по-голямо термично разширение от обикновените въглеродни стомани.
Автоматизация:Друго предимство на силно контролирания процес е, че лазерното заваряване е силно програмируемо и роботизирано. Тъй като е по-лесно за автоматизиране в сравнение с методите за заваряване с инертен газ за метал (MIG)* или волфрамов инертен газ (TIG)*, може да се постигне по-голяма повторяемост и по-бърза производителност.
Разбиране на 4 вида материал от неръждаема стомана
Неръждаемата стомана е описана според свойствата на материала на всеки тип. Това са съображенията и изискванията за лазерно заваряване за всеки от тях.
Аустенитни неръждаеми стомани
Серията 300 от неръждаема стомана е аустенитна неръждаема стомана. Тези неръждаеми стомани се използват в приложения, изискващи устойчивост на корозия и издръжливост, и когато се разглеждат проблеми с относително термично изкривяване. Неръждаемите стомани от серия 300 могат да бъдат намерени в широк спектър от приложения в петролната, транспортната, химическата промишленост и производството на енергия. Тези неръждаеми стомани са особено полезни в среда с висока температура. Тази серия от неръждаема стомана е подходяща както за импулсно, така и за лазерно заваряване с непрекъсната вълна (CW). Лазерното заваряване на неръждаема стомана осигурява малко по-добра дълбочина на проникване на заваръчния шев и повишена скорост на заваряване в сравнение със стоманите с ниско съдържание на въглерод поради по-ниската топлопроводимост на повечето аустенитни неръждаеми стомани. По-високите скорости от лазерното заваряване също са от полза за намаляване на чувствителността към корозия, причинена от утаяването на хромни карбиди по границите на зърната. Утаяването на хромови карбиди може да възникне, когато вложената топлина е твърде висока по време на заваръчните процеси.
Феритни неръждаеми стомани
Феритната серия 400 от неръждаема стомана обикновено съдържа малко или никакъв никел и не притежава толкова добра лазерна заваряемост в сравнение с аустенитните класове. Лазерното заваряване на класовете феритна неръждаема стомана в някои случаи влошава якостта на съединението и устойчивостта на корозия. Намаляването на якостта се дължи отчасти на образуването на груби зърна в засегнатата от топлина зона и образуването на мартензит, което се случва в класовете с по-високо съдържание на въглерод. Зоната на топлинно въздействие може да има по-висока твърдост поради бързата скорост на охлаждане, което увеличава крехкостта.
Мартензитни неръждаеми стомани
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% въглерод) може да доведе до крехкост на материала в засегнатата от топлина зона. Ако трябва да се заварява мартензитна неръждаема стомана със съдържание на въглерод над 0,1%, тогава използването на добавъчен материал от аустенитна неръждаема стомана може да подобри якостта на заваръчния шев и да намали податливостта към напукване, но не може да намали крехкостта в засегнатата от топлина зона. Предварителното нагряване на материала преди заваряване или темпериране на материала до 650-750 градуса след лазерно заваряване ще помогне да се намали крехкостта в засегнатата от топлина зона.
Дуплексни неръждаеми стомани
Дуплексната неръждаема стомана е смес от аустенитно-феритни неръждаеми стомани. Тези неръждаеми стомани се характеризират с двуфазна микроструктура, съдържаща аустенит и ферит. Обемните фракции на аустенита и ферита са приблизително еднакви. Основните легиращи елементи са хром, никел и молибден. Дуплексните неръждаеми стомани обикновено също са легирани с малки количества азот. Дуплексният материал обикновено може да се заварява с добри резултати.