Sıçrama Kusurunun Tanımı: Kaynak işleminde sıçrama, kaynak işlemi sırasında erimiş metal havuzundan dışarı atılan erimiş metal damlacıklarını ifade eder. Bu damlacıklar çevredeki çalışma yüzeyine düşerek yüzeyde pürüzlülüğe ve düzensizliğe neden olabilir ve ayrıca erimiş metal havuzunun kalitesinin kaybına yol açarak kaynak yüzeyinde çukurlar, patlama noktaları ve kaynak dikişinin mekanik özelliklerini etkileyen diğer kusurlara neden olabilir.
Kaynak işlemi sırasında erimiş metal havuzundan sıçrayan erimiş metal damlacıklarına kaynak sıçraması denir. Bu damlacıklar çevredeki çalışma yüzeyine düşerek yüzeyde pürüzlülüğe ve düzensizliğe neden olabilir; ayrıca erimiş metal havuzunun kalitesinin bozulmasına, kaynak yüzeyinde çukurlara, patlama noktalarına ve kaynak dikişinin mekanik özelliklerini etkileyen diğer kusurlara yol açabilir.
Sıçrama sınıflandırması:
Küçük sıçramalar: Kaynak dikişinin kenarında ve malzemenin yüzeyinde bulunan katılaşma damlacıkları olup, esas olarak görünümü etkiler ve performansı etkilemez; genellikle ayırt edici sınır, damlacığın kaynak dikişi birleşme genişliğinin %20'sinden daha az olmasıdır;
Büyük sıçramalar: Yüzeyde ezikler, patlama noktaları, oyuklar vb. şeklinde kendini gösteren kalite kaybı vardır.kaynak dikişiBu durum, düzensiz gerilme ve zorlanmaya yol açarak kaynak dikişinin performansını etkileyebilir. Ana odak noktası bu tür kusurlardır.
Sıçrama oluşum süreci:
Sıçrama, yüksek ivme nedeniyle erimiş metalin kaynak sıvısının yüzeyine yaklaşık olarak dik bir yönde erimiş havuza enjekte edilmesi şeklinde kendini gösterir. Bu durum, aşağıdaki şekilde açıkça görülebilir; burada sıvı sütunu kaynak eriyiğinden yükselir ve damlacıklara ayrışarak sıçramalar oluşturur.
Sıçrama olayı sahnesi
Lazer kaynağıIsı iletkenliği ve derin nüfuzlu kaynak olmak üzere ikiye ayrılır.
Isı iletkenliği kaynağında sıçrama neredeyse hiç olmaz: Isı iletkenliği kaynağı esas olarak malzemenin yüzeyinden iç kısmına ısı transferini içerir ve işlem sırasında neredeyse hiç sıçrama oluşmaz. Bu işlemde ciddi metal buharlaşması veya fiziksel metalurjik reaksiyonlar söz konusu değildir.
Derin penetrasyon kaynağı, sıçramanın en sık meydana geldiği senaryodur: Derin penetrasyon kaynağı, lazerin doğrudan malzemenin içine ulaşmasını, ısıyı anahtar delikleri aracılığıyla malzemeye aktarmasını içerir ve işlem reaksiyonu yoğundur; bu da sıçramanın en sık meydana geldiği senaryoyu oluşturur.
Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, bazı bilim insanları lazer kaynağı sırasında anahtar deliğinin hareket durumunu gözlemlemek için yüksek hızlı fotoğrafçılığı yüksek sıcaklığa dayanıklı şeffaf camla birleştirerek kullanmaktadır. Lazerin temelde anahtar deliğinin ön duvarına çarptığı, sıvıyı aşağı doğru akıtarak anahtar deliğini atlayıp erimiş havuzun kuyruğuna ulaştığı görülebilir. Lazerin anahtar deliği içinde alındığı konum sabit değildir ve lazer anahtar deliği içinde Fresnel soğurma durumundadır. Aslında, erimiş havuz sıvısının varlığını koruyan çoklu kırılma ve soğurma durumudur. Her işlem sırasında lazer kırılmasının konumu, anahtar deliği duvarının açısıyla değişir ve anahtar deliğinin bükülme hareketi durumunda olmasına neden olur. Lazer ışınlama konumu erir, buharlaşır, kuvvete maruz kalır ve deforme olur, böylece peristaltik titreşim ileri doğru hareket eder.
Yukarıda bahsedilen karşılaştırma, aslında erimiş havuzun kesit görünümüne eşdeğer olan yüksek sıcaklığa dayanıklı şeffaf cam kullanmaktadır. Sonuçta, erimiş havuzun akış durumu gerçek durumdan farklıdır. Bu nedenle, bazı bilim insanları hızlı dondurma teknolojisini kullanmıştır. Kaynak işlemi sırasında, erimiş havuz hızla dondurularak anahtar deliğinin içindeki anlık durum elde edilir. Lazerin anahtar deliğinin ön duvarına çarptığı ve bir basamak oluşturduğu açıkça görülebilir. Lazer bu basamak oluğuna etki ederek erimiş havuzu aşağı doğru akıtır, lazerin ileri hareketi sırasında anahtar deliği boşluğunu doldurur ve böylece gerçek erimiş havuzun anahtar deliği içindeki akışın yaklaşık akış yönü diyagramı elde edilir. Sağdaki şekilde gösterildiği gibi, sıvı metalin lazerle aşındırılmasıyla oluşan metal geri tepme basıncı, sıvı erimiş havuzu ön duvarı atlayarak hareket ettirir. Anahtar deliği, erimiş havuzun kuyruğuna doğru hareket eder, arkadan bir fıskiye gibi yukarı doğru fışkırır ve kuyruk erimiş havuzunun yüzeyine çarpar. Aynı zamanda, yüzey gerilimi nedeniyle (yüzey gerilimi sıcaklığı ne kadar düşükse, etki o kadar büyük olur), kuyruk erimiş havuzundaki sıvı metal, yüzey gerilimi tarafından erimiş havuzun kenarına doğru çekilerek sürekli olarak katılaşır. Gelecekte katılaşabilecek sıvı metal, anahtar deliğinin kuyruğuna doğru tekrar aşağı doğru dolaşır ve bu böyle devam eder.
Lazerle anahtar deliği derin penetrasyon kaynağının şematik diyagramı: A: Kaynak yönü; B: Lazer ışını; C: Anahtar deliği; D: Metal buharı, plazma; E: Koruyucu gaz; F: Anahtar deliği ön duvarı (ön eritme taşlama); G: Erimiş malzemenin anahtar deliği yolu boyunca yatay akışı; H: Erime havuzunun katılaşma arayüzü; I: Erime havuzunun aşağı doğru akış yolu.
Özet:
Lazer ve malzeme arasındaki etkileşim süreci: Lazer, malzemenin yüzeyine etki ederek yoğun aşındırma oluşturur. Malzeme önce ısıtılır, eritilir ve buharlaştırılır. Yoğun buharlaşma sürecinde, metal buharı yukarı doğru hareket ederek erimiş havuza aşağı doğru bir geri tepme basıncı uygular ve bir delik oluşmasına neden olur. Lazer, deliğe girer ve çoklu emisyon ve absorpsiyon süreçlerinden geçer; bu da deliği koruyan sürekli bir metal buharı akışına neden olur. Lazer esas olarak deliğin ön duvarına etki eder ve buharlaşma esas olarak deliğin ön duvarında gerçekleşir. Geri tepme basıncı, sıvı metali deliğin ön duvarından iterek erimiş havuzun kuyruğuna doğru hareket ettirir. Deliğin etrafında yüksek hızda hareket eden sıvı, erimiş havuza yukarı doğru çarparak yükseltilmiş dalgalar oluşturur. Daha sonra, yüzey gerilimiyle yönlendirilerek kenara doğru hareket eder ve bu döngüde katılaşır. Sıçrama esas olarak deliğin kenarında meydana gelir ve ön duvardaki sıvı metal, yüksek hızda deliği atlayarak arka duvardaki erimiş havuzun konumuna çarpar.
Yayın tarihi: 19 Haz-2024
