Металлические заусенцы при лазерной сварке: причины и способы устранения

Что такое металлические заусенцы при лазерной сварке?

Металлические заусенцы — это приподнятые края или прилипшие фрагменты, остающиеся после резки, пробивки, сверления, фрезерования или штамповки. В линии лазерной сварки они, как правило, являются проблемой подготовки детали на предыдущем этапе, а не дефектом, вызванным сварочным лучом. В процессе сварки могут образовываться брызги, избыток присадочного металла, подрезы или неровный сварочный шов, но эти явления следует называть их правильными названиями.

Это различие имеет значение, поскольку способы устранения дефектов различаются. Заусеница вдоль соприкасающейся кромки требует более качественной резки или удаления заусенцев. Брызги вокруг шва указывают на проблемы с защитой, состоянием поверхности, посадкой деталей, положением луча или параметрами сварки. Рассмотрение каждого острого или выступающего элемента как “сварочной заусеницы” приводит к потере времени при поиске неисправностей и может скрыть истинную причину проблемы.

Как металлические заусенцы влияют на качество лазерной сварки

Лазерная сварка основана на предсказуемом контакте между деталями. Заусенец, застрявший между двумя соприкасающимися поверхностями, может не дать им соприкоснуться, привести к наклону одной из деталей или сместить соединение с заданного пути луча. Оператор может увидеть шов, который сверху выглядит замкнутым, в то время как в корне шва присутствует зазор или несовпадение. При многократной сборке одна и та же заусина также может изменять положение каждой детали в зажимном приспособлении.

Практические последствия выходят за рамки чисто эстетических аспектов. Неправильная подгонка деталей может привести к изменению глубины проварки, способствовать неполному сращению, увеличить количество необходимого присадочного материала и привести к неравномерной ширине сварного шва. Приподнятый край также может помешать равномерной фиксации зажимов. Если стык принудительно выровнять, заусенец может поцарапать поверхность или привести к накоплению напряжений в тонкой панели ещё до начала сварки.

Расположение Бурра	Влияние на настройки сварки	Вероятный результат производства
Стыковочный край	Приводит к образованию локального зазора или угловому несовпадению	Неравномерное сплавление, потребность в наполнителе или заметное изменение структуры сварного шва
Контактная поверхность крепления	Поднимает или раскачивает деталь на её фиксаторе	Отклонения в размерах отдельных деталей
Край отверстия или прорези	Предотвращает защелкивание язычка, штифта или застежки	Несоосность и принудительная сборка
Открытый внешний край	Обеспечивает четкую управляемость	Риск для безопасности и дополнительные отделочные работы
Поверхность покрытия	Обеспечивает максимальную высоту и удерживает остатки	Неровная поверхность или дефект покрытия по краю

Откуда берутся металлические заусенцы перед сваркой

Заусенцы и шлак при лазерной резке

При лазерной резке под «настоящей заусенкой» понимается острый выступ на крае разреза. Шлак — это расплавленный материал, который не был полностью удален из прорези и вновь затвердел на нижнем крае. На производственных предприятиях эти термины часто используются как синонимы, однако легкий острый выступ и толстый слой прилипшего шлака требуют разной степени удаления.

Повторное появление окалины может свидетельствовать о том, что фокус, скорость резки, мощность, состояние сопла, расстояние до заготовки, давление газа, расход газа или состояние материала вышли за пределы рабочего диапазона. Удаление заусенцев восстанавливает деталь, но корректировка технологического процесса предотвращает повторное появление дефекта. Разумная последовательность действий заключается в том, чтобы локализовать проблему в текущей партии, выявить причину образования заусенцев, а затем проверить качество кромок на пробной партии.

Стабильный выход от станки для резки волоконным лазером снижает колебания, поступающие на сварочную станцию, а анализ типичных ошибки при лазерной резке помогает отделить проблемы, связанные с настройкой станка, от обычных требований к качеству обработки.

Штамповка, резка, сверление и заусенцы при механической обработке

При штамповке и резке образуются сторона переката и сторона излома или выхода, где заусенец, как правило, более выражен. В просверленных отверстиях часто остается выходной заусенец, который мешает установке детали. При фрезеровании могут образовываться заусенцы в виде «перьев», если инструмент изношен или последний проход плохо закреплён. Штамповочные инструменты также образуют более крупные заусенцы по мере изменения зазора и износа инструмента.

Ориентация детали должна быть продумана. Если это позволяет технологический процесс, располагайте сторону с заусенцами в стороне от места сварки, позиционера зажимного приспособления, видимой поверхности и поверхности, для которой важно качество покрытия. Сама по себе ориентация не заменяет удаления заусенцев, если они влияют на безопасность, посадку, функциональность или критерии приемки.

Металлические заусенцы и дефекты лазерной сварки

Правильное обозначение дефектов ускоряет анализ первопричин. Перед шлифовкой осмотрите деталь, зафиксируйте место возникновения дефекта и сравните его с предыдущим этапом производства.

Особенность	Как это обычно выглядит	Первый процесс, который необходимо изучить
Удаление заусенцев или окалины	Острый край или остатки материала вдоль линии разреза	Резка, штамповка, сверление или механическая обработка
Сварные брызги	Отдельные капли вокруг шва	Состояние поверхности, экранирование, параметры и положение пучка
Избыток присадочного металла	Профиль с рельефным сплошным швом	Подача проволоки, скорость перемещения, теплоотдача и конструкция соединения
Подрезка	Канавка у основания сварного шва	Положение луча, скорость перемещения, мощность и техника
Отсутствие сращения	Несвязанный интерфейс в корне или на боковой стенке	Монтаж, выравнивание балок, подготовка стыков и подача энергии

Когда необходимо удалять металлические заусенцы перед лазерной сваркой?

Заусенцы следует удалять перед сваркой, если они изменяют контакт в соединении, блокируют установочные элементы, препятствуют зажиму, создают опасность при обращении, загрязняют зону сварки или не соответствуют чертежу. Заусенец, расположенный за пределами соединения, может считаться допустимым только в том случае, если он не влияет на сборку, безопасность, покрытие, внешний вид или дальнейшую эксплуатацию. Решение об этом должно быть закреплено в стандарте на деталь, а не основываться на предположениях оператора на рабочем месте.

Проверяйте фактическую линию соприкосновения, а не ограничивайтесь проверкой одного угла. Тонкий лист может перекрыть заусеницу и казаться ровным до тех пор, пока не ослабнет зажимное давление. В случае стыкового соединения проверьте, остается ли нижний лист в полном контакте. В случае соединения встык проверьте зазор, несоосность по высоте, прямолинейность кромок и состояние корня по всей длине шва. В случае соединений «язычок-паз» убедитесь, что язычок упирается в паз без приложения усилия.

• Удалите заусенцы со всех поверхностей, используемых в качестве ориентиров при закреплении детали или точек соприкосновения зажимных приспособлений.
• Удалите сыпучие частицы, которые могут загрязнить сварочную ванну или зону оптики.
• При финишной обработке следует сохранять заданную геометрию кромок, фаски и точные размеры.
• Убедитесь, что в результате шлифования кромка соединения не стала закругленной и зазор не увеличился.
• После удаления заусенцев и перед нанесением прихваточных швов или прокладкой полного шва необходимо повторно проверить посадку деталей.

Как удалить металлические заусенцы перед лазерной сваркой

Выберите наименее агрессивный метод, позволяющий устранить дефект без изменения соединения. Выбор подходящего метода зависит от размера заусенца, материала, толщины детали, геометрии, качества поверхности, объема партии, а также от того, доступны ли обе стороны детали.

Метод	Оптимальный вариант	Основная контрольная точка
Ручной напильник или скребок	Прототипы, мелкосерийное производство, доступные по цене легкие заусенцы	Держите край ровно и старайтесь не давить неравномерно
Абразивный круг или лепестковый диск	Более крупные местные заусенцы и окалина	Контроль нагрева, образования впадин, царапин и скругления углов
Удаление заусенцев с помощью широкой ленты или щетки	Повторяющиеся детали из листового металла	Проверить закрепление мелких деталей, направление финишной обработки и радиус кромки
Вибрационная обработка	Небольшие прочные детали с выступающими краями	Контроль доступа среды, остаточного содержания соединения и изменения размеров
Обработка или повторная резка	Критическая геометрия соединения или серьезные дефекты	Восстановить указанное размещение и условия границ

Нержавеющая сталь и алюминий требуют использования чистых, подходящих абразивных материалов и контролируемых условий хранения после обработки. Попадание частиц углеродистой стали на поверхности из нержавеющей стали может привести к появлению коррозии в дальнейшем. Края из алюминия могут быть загрязнены забившимся абразивом, что приводит к образованию остатков вблизи места соединения. После завершения обработки удалите пыль, масло, влагу и свободные частицы с помощью метода очистки, совместимого с материалом и технологией сварки.

Как предотвратить проблемы при лазерной сварке, связанные с заусенцами

Наиболее эффективный контроль осуществляется на ранних этапах: необходимо определить требования к качеству кромки, измерить их и передать полученные результаты на этап резки или механической обработки. Если от сварочной линии ожидается обнаружение каждой заусенцы, это означает, что в процессе уже допустимы ненужные отклонения.

1. Обозначьте стыковые кромки, опорные точки приспособления и лицевые поверхности на чертеже или в технологической инструкции.
2. Установите предельное значение допустимых отклонений по краям, которое производственный и контрольный персонал сможет последовательно проверять.
3. Перед отгрузкой партии проверьте первую отрезанную или обработанную деталь.
4. В протоколах контроля следует отдельно указывать настоящие заусенцы, шлак, оксид и дефекты сварных швов.
5. Удаляйте заусенцы с помощью контролируемого метода и сохраняйте заданную геометрию соединения.
6. Очистите подготовленный край, соберите детали и проверьте весь ход шва.
7. Выполнить сварку на репрезентативной пробке и проверить качество слияния, форму шва, деформацию и конечные размеры.

При проверке качества монтажа также следует учитывать тепловое расширение. Руководство по деформация при лазерной сварке объясняет, почему положение соединения, последовательность операций, зажим и подача тепла необходимо оценивать в совокупности, а не как отдельные параметры.

Могут ли подача проволоки или сварка с колебаниями устранить заусенцы?

Подача проволоки и колебания луча могут расширить диапазон допустимых технологических параметров для определённых соединений, однако они не устраняют последствий некачественной подготовки кромок. Присадочная проволока может помочь преодолеть запланированный зазор. Более широкая амплитуда колебаний может улучшить покрытие и повысить устойчивость к небольшим изменениям положения. Ни один из этих методов не гарантирует слияние корня, если заусенец непредсказуемо приподнимает детали или мешает зажимному устройству их зафиксировать.

Рассматривайте эти функции как технологические инструменты, а не как замену контроля поступающих деталей. Определите допустимый зазор и несовпадение на типовом образце, а затем проверьте соответствие настроек требованиям к качеству сварного шва и размерным проверкам. Если заусенец влияет на контакт от детали к детали, сначала удалите заусенец и стабилизируйте предшествующий технологический процесс.

Для обеспечения гибкости производства необходимо: портативный аппарат для сварки волоконным лазером с требуемой конфигурацией подачи проволоки должна пройти квалификацию с учетом предполагаемого соединения. Рассмотрение качающаяся сварочная головка объясняет, как колебания луча влияют на охват сварного шва. Выбор конфигурации должен основываться на результатах испытаний образцов с учетом реального материала, типа соединения, состояния кромок и приемочных норм.

Контрольный список для проверки металлических заусенцев при лазерной сварке

Небольшая проверка на стыке между этапами резки и сварки позволяет избежать большинства неприятных сюрпризов, связанных с заусенцами:

• Является ли это выпуклость заусенцем, прилипшим шлаком, брызгами сварки или избыточным сварочным металлом?
• Оно соприкасается с опорной поверхностью, направляющим элементом, зажимом, выступом, пазом или отверстием?
• Могут ли детали естественным образом располагаться в зажимном приспособлении без раскачивания и принудительного давления?
• При удалении заусенцев изменились ли угол режущей кромки, фаска, зазор или критический размер?
• Удаляются ли абразивная пыль, масло, оксиды, влага и сыпучие частицы?
• Соответствует ли первая собранная деталь требованиям по зазорам, совмещению, сварке и размерам?

Заключение

Металлические заусенцы играют важную роль в лазерной сварке, поскольку они изменяют геометрию сварного шва. Эффективное решение заключается в контролируемом цикле: определить место образования заусенца, скорректировать предшествующий процесс, удалить дефект без повреждения соединения, очистить кромку, проверить посадку деталей и утвердить результат с помощью контрольного образца сварного шва. Компания SENFENG поддерживает интегрированные рабочие процессы металлообработки, охватывающие оборудование для лазерной резки, удаления заусенцев и лазерной сварки. Если заусенцы влияют на совмещение деталей при сварке, отправьте технической команде чертеж детали, информацию о материале, толщине, методе резки, фотографии заусенцев, типе соединения и планируемом размере партии. Этой информации достаточно, чтобы определить, что следует сделать в первую очередь: скорректировать параметры резки, провести удаление заусенцев, изменить зажимное устройство, настроить параметры сварки или применить комбинацию этих мер.

Часто задаваемые вопросы