Wpływ spawania laserowego na strukturę metalu

Wpływ spawania laserowego na strukturę metalu: Mniej ciepła, więcej kontroli

Laser welding to nie tylko technologia łączenia – to precyzyjna inżynieria cieplna. Dzięki skupionej wiązce i ograniczonej strefie wpływu ciepła (HAZ), struktura metalu po spawaniu zachowuje właściwości bliskie materiałowi pierwotnemu. Minimalizujesz ryzyko pęknięć, utleniania i niekontrolowanych naprężeń.

Co dzieje się ze strukturą metalu podczas spawania?

Pod wpływem temperatury zachodzą 3 kluczowe procesy:

• Rozpuszczanie i rekrystalizacja ziaren

• Tworzenie się nowej struktury w strefie spoiny

• Naprężenia termiczne w strefie wpływu ciepła

W tradycyjnym spawaniu strefa wpływu ciepła może mieć kilka centymetrów – a to powoduje:

• wzrost ziaren

• utratę wytrzymałości

• deformacje geometryczne

• ryzyko pęknięć zimnych i gorących

Dlaczego laser zmienia zasady gry?

Laser skupia energię w punkt – a nie rozlewa ją po całym materiale.

Konsekwencje:

• Strefa HAZ ma szerokość poniżej 1 mm

• Ziarna metalu nie mają czasu rosnąć

• Złącze ma niemal identyczną strukturę jak materiał bazowy

• Ryzyko odkształceń jest znikome

Tip: W przypadku stali nierdzewnej laser ogranicza możliwość powstawania stref sensytyzacji (chrom carbide precipitation), dzięki krótkim czasom wygrzewania.

Struktura po spawaniu laserowym – materiał po materiale

a) Stal nierdzewna

• Brak przebarwień = mniejsza oksydacja

• Strefa wpływu ciepła minimalna

• Wysoka odporność na korozję utrzymana

b) Aluminium

• Zredukowane wtrącenia tlenków

• Mniejsza porowatość

• Struktura o wysokiej ciągliwości i odporności na zmęczenie

c) Miedź

• Laser światłowodowy z modulacją umożliwia spawanie bez pęcherzyków

• Stabilna struktura w strefie spoiny, wysoka przewodność

Porównanie: MIG vs TIG vs LASER (efekty strukturalne)

Przykład: Badania metalograficzne po spawaniu OWN Weld

Firma zajmująca się produkcją zbiorników paliwowych zleciła analizę struktury po spawaniu OWN Weld 2000W.
Wnioski z badań:

• Złącze zawierało drobnoziarnistą strukturę typu acyklicznego

• Strefa HAZ miała szerokość 0,6 mm

• Nie wykryto pęknięć mikrostrukturalnych ani naprężeń resztkowych

FAQ – najczęstsze pytania:

Czy laser powoduje naprężenia wewnętrzne?
Znacznie mniejsze niż metody tradycyjne – dzięki szybkiemu chłodzeniu i małej ilości wprowadzanego ciepła.

Czy trzeba robić wyżarzanie po spawaniu laserowym?
W większości przypadków – nie. Struktura jest wystarczająco stabilna.

Czy mikrostruktura się zmienia?
Tak – ale w sposób kontrolowany. Właściwości mechaniczne spoiny są często równe lub lepsze niż materiału bazowego.

Czy laser nadaje się do konstrukcji narażonych na zmęczenie?
Idealnie – ze względu na brak karbów i gładkie przejścia geometryczne w spoinie.