ลักษณะการเชื่อมของวัสดุโลหะทั่วไป [เหล็กกล้าคาร์บอน]

การเชื่อมด้วยเลเซอร์เหมาะสำหรับการเชื่อมวัสดุหลากหลายชนิด ความหนาแน่นพลังงานสูงและความเร็วในการเชื่อมสูงของเลเซอร์ทำให้รอยเชื่อมและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนมีขนาดเล็กมาก องค์ประกอบทางเคมีของรอยเชื่อมสามารถปรับได้ตามความต้องการที่แตกต่างกันของโครงสร้างรอยเชื่อม และสามารถได้ประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดีที่สุดโดยการควบคุมสภาวะการเชื่อม

เหล็กกล้าคาร์บอน

เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำและเหล็กกล้าอัลลอยต่ำมีคุณสมบัติในการเชื่อมที่ดี แต่เมื่อใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ ปริมาณคาร์บอนในวัสดุ (คาร์บอนเทียบเท่า C) ไม่ควรเกิน 0.25%

สูตรคำนวณค่าเทียบเท่าคาร์บอน:

C=C%+Mn/6%+Ni/15%+Cr/13%+Cu/13%+Mo/4%

สำหรับวัสดุที่มีค่าเทียบเท่าคาร์บอนมากกว่า 0.3% แนวโน้มการเกิดรอยแตกร้าวจากการเชื่อมเย็นจะเพิ่มขึ้น การพิจารณาการหดตัวของรอยเชื่อมในขั้นตอนการออกแบบจะช่วยลดความเค้นตกค้างและแนวโน้มการเกิดรอยแตกร้าวในรอยเชื่อมและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน เมื่อทำการเชื่อมวัสดุที่มีค่าเทียบเท่าคาร์บอนมากกว่า 0.3% และวัสดุที่มีค่าเทียบเท่าคาร์บอนน้อยกว่า 0.3% เข้าด้วยกัน การเชื่อมแบบเฉียงจะช่วยจำกัดการเปลี่ยนรูปของมาร์เทนไซต์และลดการเกิดรอยแตกร้าวได้ เมื่อค่าเทียบเท่าคาร์บอนของวัสดุมากกว่า 0.3% การลดความเร็วในการชุบแข็งยังสามารถลดแนวโน้มการเกิดรอยแตกร้าวได้อีกด้วย

เหล็กชุบสังกะสี เนื่องจากอุณหภูมิการระเหยของสังกะสี (903℃) ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของเหล็ก (1535℃) มาก การระเหยของสังกะสีในกระบวนการเชื่อมจึงทำให้เกิดรูพรุนอย่างรุนแรงในรอยเชื่อม ดังนั้นจึงยากที่จะใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเชื่อมแบบทะลุทะลวง ปัจจุบันมีการทดลองตั้งช่องว่าง 0.1 มม. ระหว่างวัสดุด้านบนและด้านล่างเพื่อระบายไอสังกะสีออกจากช่องว่าง แต่การควบคุมช่องว่างดังกล่าวในการผลิตจริงนั้นทำได้ยาก

ปริมาณกำมะถันและฟอสฟอรัสมีผลต่อการแตกร้าวจากการเชื่อม เหล็กที่มีปริมาณกำมะถันสูงกว่า 0.04% หรือฟอสฟอรัสสูงกว่า 0.04% มีแนวโน้มที่จะแตกร้าวได้ง่ายในระหว่างการเชื่อมด้วยเลเซอร์

เนื่องจากพื้นผิวของเหล็กกล้าคาร์บอนมีปริมาณคาร์บอนสูง จึงทำให้เกิดรอยแตกร้าวจากการแข็งตัวและรอยแตกร้าวภายในได้ง่ายชั้นคาร์บอน มักไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์