الفولاذ المقاوم للصدأ هو محلول مادي يستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات بسبب مقاومته للتآكل، ومقاومته للأكسدة في درجات الحرارة العالية، وقوته. يُفضل ربط قطع منفصلة من الفولاذ المقاوم للصدأ عبر عملية لحام عالية الطاقة على طرق اللحام أو الالتصاق الأخرى في العديد من تطبيقات السيارات والطبية والعسكرية والفضاء (MIL/AERO) نظرًا لأن الوصلات الملحومة بالليزر توفر أعلى قوة ومجموعة متنوعة من الاستخدامات الأخرى. فوائد. وتشمل هذه:
منطقة الخطر الصغيرة:غالبًا ما لا تحتاج وصلات الفولاذ المقاوم للصدأ إلى أن تكون قوية فحسب، بل غالبًا ما تكون نظيفة من الناحية التجميلية. يقدم الليزر أصغر منطقة متأثرة بالحرارة، أو "HAZ". وهذا أيضًا يجعل اللحام بالليزر مثاليًا للمنتجات ذات أنماط اللحام المعقدة، أو حيث يصعب الوصول إلى المنطقة المراد لحامها. ونظرًا لأنه يمكن تركيز شعاع الليزر بدقة شديدة، فهناك احتمال أقل لإتلاف الأسطح المحيطة أو تأليبها أو تشويهها أيضًا.
عملية نظيفة:نظرًا لأن عملية اللحام بالليزر هي ببساطة دمج المعادن، فلا توجد (عادة) حاجة لمواد الحشو، ولا توجد مخاطر بيئية إضافية. وهذا يجعل اللحام بالليزر في كثير من الأحيان الخيار الأكثر فعالية من حيث التكلفة والصديق للبيئة. وفي المنتجات النهائية، مثل الأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ المستخدمة في الأجهزة الطبية والتطبيقات الجراحية، تضمن النظافة العامة لليزر تسليم المنتجات خالية من الملوثات والنتوءات.
تآكل أقل:في اللحام التقليدي TIG أو MIG، يحتوي القطب الكهربائي المستخدم في اللحام على كميات ضئيلة من الرطوبة. تتسبب حرارة اللحام في تحلل الماء بسرعة، وبذلك يطلق الهيدروجين الذي يدخل إلى المعدن مما يجعله هشًا. نظرًا لأن اللحام بالليزر لا يعتمد على قطب كهربائي لتوصيل الحرارة، فلا يوجد خطر حدوث تآكل ذاتي.
دقة:يمكن التحكم بشكل كبير في خرج الطاقة وحجم اللحام وعمق اللحام وسرعة اللحام ومسار شعاع الليزر على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ. والنتيجة هي لحام دقيق للغاية. ويمكن أيضًا لحام الصفائح الرقيقة من الفولاذ المقاوم للصدأ بالليزر بفضل هذا التحكم الأمثل.
تقليل التشوه الحراري:هناك فائدة إضافية من لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بالليزر تتمثل في تقليل التشوه الحراري والضغوط المتبقية عند مقارنتها بتقنيات اللحام التقليدية. وهذا مهم بشكل خاص للفولاذ المقاوم للصدأ الذي يتمتع بتمدد حراري أكبر بنسبة 50% من الفولاذ الكربوني العادي.
الأتمتة:هناك فائدة أخرى للعملية التي يتم التحكم فيها بدرجة عالية وهي أن اللحام بالليزر قابل للبرمجة وآلي بدرجة كبيرة. ونظرًا لسهولة التشغيل الآلي مقارنةً بطرق اللحام بالغاز الخامل المعدني (MIG)* أو غاز التنغستن الخامل (TIG)*، يمكن تحقيق قابلية أكبر للتكرار وإنتاجية أسرع.
فهم الأنواع الأربعة من مواد الفولاذ المقاوم للصدأ
يتم وصف الفولاذ المقاوم للصدأ وفقًا لخاصية المادة لكل نوع. هذه هي اعتبارات ومتطلبات اللحام بالليزر لكل منها.
الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ
سلسلة 300 من الفولاذ المقاوم للصدأ عبارة عن الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. يتم استخدام هذا الفولاذ المقاوم للصدأ في التطبيقات التي تتطلب مقاومة التآكل والمتانة، وعندما تكون المشكلات المتعلقة بالتشوه الحراري هي الاعتبارات. يمكن العثور على الفولاذ المقاوم للصدأ سلسلة 300 في نطاق واسع من التطبيقات في صناعات البترول، والنقل، والكيماويات، وتوليد الطاقة. هذه الفولاذ المقاوم للصدأ مفيدة بشكل خاص في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة. هذه السلسلة من الفولاذ المقاوم للصدأ مناسبة لكل من اللحام بالليزر النبضي والمستمر (CW). يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ اللحام بالليزر أعماق اختراق لحام أفضل قليلاً وسرعات لحام متزايدة بالمقارنة مع الفولاذ منخفض الكربون بسبب التوصيل الحراري المنخفض لمعظم الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. تعد السرعات الأعلى من اللحام بالليزر مفيدة أيضًا في تقليل التعرض للتآكل الناتج عن ترسيب كربيدات الكروم عند حدود الحبوب. يمكن أن يحدث ترسيب كربيدات الكروم عندما يكون مدخل الحرارة مرتفعًا جدًا أثناء عمليات اللحام.
الفولاذ الحديدي المقاوم للصدأ
عادةً ما تحتوي سلسلة الحديديك 400 من الفولاذ المقاوم للصدأ على القليل من النيكل أو لا تحتوي على النيكل ولا تمتلك قابلية لحام جيدة بالليزر بالمقارنة مع الدرجات الأوستنيتي. يؤدي اللحام بالليزر لدرجات الفولاذ المقاوم للصدأ من الحديد في بعض الحالات إلى إضعاف صلابة المفاصل ومقاومة التآكل. يرجع الانخفاض في المتانة جزئيًا إلى تكوين الحبوب الخشنة في المنطقة المتأثرة بالحرارة وتكوين المارتينسيت، والذي يحدث في درجات المحتوى العالي من الكربون. قد تكون المنطقة المتضررة بالحرارة أكثر صلابة بسبب معدل التبريد السريع مما يزيد من الهشاشة.
الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ
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% كربون) يمكن أن يتسبب في هشاشة المادة في المنطقة المتأثرة بالحرارة. إذا كان سيتم لحام الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الذي يحتوي على نسبة كربون أعلى من 0.1%، فإن استخدام مادة حشو الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي يمكن أن يحسن صلابة اللحام ويقلل من القابلية للتكسير ولكن لا يمكن أن يقلل من الهشاشة في المنطقة المتأثرة بالحرارة. التسخين المسبق للمادة قبل اللحام أو تقسية المادة عند درجة 650-750 بعد اللحام بالليزر سيساعد على تقليل الهشاشة في المنطقة المتأثرة بالحرارة.
الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج
الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج عبارة عن خليط من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي-الفيريتيك. يتميز هذا الفولاذ المقاوم للصدأ ببنية مجهرية ثنائية الطور تحتوي على الأوستينيت والفريت. الكسور الحجمية للأوستينيت والفريت متساوية تقريبًا. العناصر الرئيسية لصناعة السبائك هي الكروم والنيكل والموليبدينوم. عادةً ما يتم أيضًا خلط الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج بكميات صغيرة من النيتروجين. المواد المزدوجة قابلة للحام بشكل عام مع نتائج جيدة.