Ruostumaton teräs on materiaaliratkaisu, jota käytetään monenlaisissa sovelluksissa sen luontaisen korroosionkestävyyden, korkeiden lämpötilojen hapettumisenkestävyyden ja lujuuden vuoksi. Erillisten ruostumattomasta teräksestä valmistettujen osien liittäminen suuritehoisella hitsausprosessilla on suositeltavampaa kuin muita hitsaus- tai liimausmenetelmiä monissa autoteollisuuden, lääketieteen sekä sotilas- ja ilmailusovelluksissa (MIL/AERO), koska laserhitsatut liitokset tarjoavat suurimman lujuuden ja monia muita etuja. Näitä ovat:
Pieni HAZ-alue:Ruostumattomasta teräksestä valmistettujen liitosten on usein oltava vahvojen lisäksi myös kosmeettisesti puhtaita. Laser tarjoaa pienimmän lämpövaikutteisen vyöhykkeen eli "HAZ:n". Tämä tekee laserhitsauksesta myös ihanteellisen tuotteille, joissa on monimutkaisia hitsauskuvioita tai joissa hitsattavalle alueelle on vaikea päästä. Koska lasersäde voidaan kohdistaa niin tarkasti, on vähemmän todennäköistä, että ympäröivät pinnat vahingoittuvat, kuoppaavat tai muuttavat muotoaan.
Puhdas prosessi:Koska laserhitsaus on yksinkertaisesti metallien sulattamista, täyteaineille ei (tyypillisesti) tarvita eikä muita ympäristöriskejä ole. Tämä tekee laserhitsauksesta usein kustannustehokkaimman ja ympäristöystävällisimmän vaihtoehdon. Ja lopputuotteissa, kuten lääkinnällisissä laitteissa ja kirurgisissa sovelluksissa käytetyissä ruostumattomissa teräsputkissa, laserin yleinen puhtaus varmistaa, että tuotteet toimitetaan ilman epäpuhtauksia ja purseita.
Vähemmän korroosiota:Perinteisessä TIG- tai MIG-hitsauksessa hitsaukseen käytettävä elektrodi sisältää pieniä määriä kosteutta. Hitsauksen lämpö saa veden hajoamaan nopeasti, jolloin se vapauttaa vetyä, joka joutuu metalliin, jolloin se muuttuu hauraaksi. Koska laserhitsaus ei ole riippuvainen elektrodin lämmönjohtamisesta, itse aiheutetun korroosion vaaraa ei ole.
Tarkkuus:Tehoteho, hitsin koko, hitsin syvyys, hitsin nopeus ja lasersäteen kulku ruostumattoman teräksen pinnalla ovat kaikki hyvin hallittavissa. Tuloksena on erittäin tarkka hitsaus. Ohuimmat ruostumattoman teräksen levyt voidaan myös laserhitsata tämän optimaalisen ohjauksen ansiosta.
Vähentynyt lämpösärö:Ruostumattoman teräksen laserhitsauksen lisäetu on pienempi lämpövääristymä ja jäännösjännitykset verrattuna perinteisiin hitsaustekniikoihin. Tämä on erityisen tärkeää ruostumattomille teräksille, joiden lämpölaajeneminen on 50 % suurempi kuin tavallisilla hiiliteräksillä.
Automaatio:Toinen erittäin hallitun prosessin etu on se, että laserhitsaus on erittäin ohjelmoitavaa ja robotisoitua. Koska se on helpompi automatisoida verrattuna metalliinerttikaasun (MIG)* tai volframiinerttikaasun (TIG)* hitsausmenetelmiin, voidaan saavuttaa parempi toistettavuus ja nopeampi läpimeno.
4 ruostumattoman teräksen materiaalityypin ymmärtäminen
Ruostumaton teräs kuvataan kunkin tyypin materiaaliominaisuuksien mukaan. Nämä ovat laserhitsaukseen liittyvät näkökohdat ja vaatimukset kullekin.
Austeniittiset ruostumattomat teräkset
300-sarjan ruostumaton teräs on austeniittista ruostumatonta terästä. Näitä ruostumattomia teräksiä käytetään sovelluksissa, jotka vaativat korroosionkestävyyttä ja sitkeyttä, ja kun on otettava huomioon suhteellinen t lämpövääristymä. 300-sarjan ruostumattomia teräksiä löytyy monenlaisista sovelluksista öljy-, kuljetus-, kemian- ja sähköntuotantoteollisuudessa. Nämä ruostumattomat teräkset ovat erityisen hyödyllisiä korkeissa lämpötiloissa. Tämä ruostumattomasta teräksestä valmistettu sarja soveltuu sekä pulssi- että jatkuvan aallon (CW) laserhitsaukseen. Laserhitsaus ruostumaton teräs tarjoaa hieman paremmat hitsin tunkeutumissyvyydet ja suuremmat hitsausnopeudet verrattuna vähähiiliseen teräkseen useimpien austeniittisten ruostumattomien terästen alhaisemman lämmönjohtavuuden ansiosta. Laserhitsauksen suuremmat nopeudet ovat myös edullisia kromikarbidien saostumisen aiheuttaman korroosioherkkyyden vähentämisessä raerajoilla. Kromikarbidien saostumista voi tapahtua, kun lämmöntuotto on liian korkea hitsausprosessien aikana.
Ferriittiset ruostumattomat teräkset
Ferriittisissä 400-sarjan ruostumattomissa teräksissä on tyypillisesti vähän tai ei ollenkaan nikkeliä, ja niillä ei ole yhtä hyvää laserhitsattavuutta verrattuna austeniittisiin laatuihin. Ferriittisten ruostumattomien teräslajien laserhitsaus heikentää joissain tapauksissa liitosten sitkeyttä ja korroosionkestävyyttä. Sitkeyden heikkeneminen johtuu osittain karkeiden rakeiden muodostumisesta lämpövaikutusvyöhykkeelle ja martensiitin muodostumisesta, jota esiintyy korkeamman hiilipitoisuuden luokissa. Lämmön vaikutusalueen kovuus voi olla korkeampi nopean jäähdytysnopeuden vuoksi, mikä lisää haurautta.
Martensiittiset ruostumattomat teräkset
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 % hiiltä) voi aiheuttaa materiaalin haurautta lämpövaikutusalueella. Jos hitsataan martensiittista ruostumatonta terästä, jonka hiilipitoisuus on yli 0,1 %, austeniittisen ruostumattoman teräksen täyteaineen käyttö voi parantaa hitsin sitkeyttä ja vähentää halkeiluherkkyyttä, mutta se ei voi vähentää haurautta lämpövaikutusalueella. Materiaalin esikuumennus ennen hitsausta tai materiaalin karkaisu 650-750 asteeseen laserhitsauksen jälkeen auttaa vähentämään haurautta lämpövaikutusalueella.
Duplex ruostumattomat teräkset
Duplex ruostumattomat teräkset ovat austeniittis-ferriittisten ruostumattomien terästen seos. Näille ruostumattomille teräksille on ominaista kaksivaiheinen mikrorakenne, joka sisältää austeniittia ja ferriittiä. Austeniitin ja ferriitin tilavuusosuudet ovat suunnilleen samat. Tärkeimmät seosaineet ovat kromi, nikkeli ja molybdeeni. Duplex-ruostumattomiin teräksiin seostetaan yleensä myös pieniä määriä typpeä. Duplex-materiaali on yleensä hitsattavissa hyvillä tuloksilla.