Was sind die Anforderungen an das Material des Wasserbohrbitbasis durch Laserschweißen?

Was sind die Anforderungen für das Material des Diamantbohrbitbits (Stahlkörper) beim Laserschweißen?

 

 

 

Einführung:

Als hohe - Energy - Dichte, Präzisionsschweißmethode legt Laserschweißen sehr strenge und spezifische Anforderungen für das Basismaterial des Diamantbohrbitbits auf. Nicht alle Metalle eignen sich zum Laserschweißen bei der Herstellung von Diamond -Bohrerbits.

 

 

Ⅰ: Was ist das Besondere an Laser - geschweißte Diamantbohrer?

Die einzigartigen Merkmale von Laser - geschweißten Diamantbohrern liegen in ihrer hohen Schweißfestigkeit und minimaler Wärme - betroffene Zone, die die Erhaltung der ursprünglichen mechanischen Eigenschaften des Substrats und der effizienten Verbindungsverbindung (z.

 

Diese Vorteile können in drei Schlüsselbereichen zusammengefasst werden:

 

1 Verbesserte Verbindungszuverlässigkeit:

• Die Laserenergie ist konzentriert und erzeugt eine tiefe - -Penetrationschweißkügelchen. Dieses Schweißmetall hat eine hohe Dichte und ist weitaus resistenter gegen Riss- und Schälen als herkömmliches Lökchen, was dem hohen - Frequenzwirkung und Wassererosion effektiv mit hohem - -Speed ​​-Schnitt mit Bohrbits verbunden ist.

 

2 Minimierter Substrat (Stahlkörper-/Bohrbits Basis) Schaden:

• Das Laserschweißen führt zu einer kleinen Wärme - betroffene Zone (typischerweise nur 0,1 mm-1mm), wodurch eine signifikante Verformung, Enthärtung oder Kornverhandlung des Substratmetalls aufgrund von hohen Temperaturen verhindern wird, wodurch die Starrheit und die Lebensdauer des Bohrbit-Substrates (Drill-Stahlkörper-/ Drill-Bits Bits Bits Base) sichergestellt werden.

 

3 höhere Produktionseffizienz:

• Das Laserschweißen ermöglicht automatisiertes, kontinuierliches Schweißen mit hohen Schweißgeschwindigkeiten (3-5-fache des herkömmlichen Lökotierens) und beseitigt die Notwendigkeit eines umfangreichen anschließenden Schleifs, wodurch der Produktionszyklus und die Kosten für Bohrer erheblich verringert werden.

 

Ⅱ: Kernanforderungen für das Laserschweißen von Substraten für Wasserbohrerbits

Die Kernanforderungen für das Laserschweißen von Substraten des Wasserbohrbits konzentrieren sich auf drei Abmessungen: Materialkompatibilität, Oberflächenzustand und dimensionale Genauigkeit, um die Qualität und Effizienz des Schweißs zu gewährleisten.

1. Anforderungen an die Materialzusammensetzung:

• Metallmaterialien mit starker Laserschweißkompatibilität müssen ausgewählt werden, hauptsächlich mittel - und niedrig - Kohlenstoffstählen (z. B. Q235 und 45# Stahl) oder niedrig - Legierstruktur. Diese Materialien haben einen niedrigen Kohlenstoffgehalt (typischerweise weniger oder gleich 0,25%), was Defekte wie Risse und Poren verhindert, die durch Kohlenstoffanreicherung während des Schweißens verursacht werden.
• High - Carbon und High - Legierung Materialien (wie hoch - Kohlenstoffstahl und High - Speed ​​Steel) sind verboten. Das Laserschweißen dieser Materialien kann leicht gehärtete Strukturen erzeugen, was zu Verspritzung und Schweißnaht -Rissen führt.

 

2. Anforderungen an die Oberfläche Qualität:

• Keine Ölflecken/Rost: Der Substratschweißbereich (das Ende und die Seitenflächen, die das Diamantbit kontaktieren) muss gründlich von Ölflecken, Anti - Rostöl und Oxidskala gereinigt werden. Andernfalls verbrennt und erzeugt Ölporen, und die Oxidskala kann die Laserenergieübertragung behindern, was zu schlechten Schweißnähten führt.
• Anforderungen an die Oberflächenrauheit: Die Schweißoberflächenrauheit muss innerhalb von RA weniger als 3,2 μm kontrolliert werden, um eine ungleichmäßige Laserenergieverteilung aufgrund von Oberflächenunregelmäßigkeiten zu vermeiden, was zu einer teilweise unvollständigen Eindringen oder Überbrennung führt.

 

3.. Dimensionale und Positionsgenauigkeitsanforderungen:

• Gleichmäßige Dicke: Die Dicke -Toleranz des Substratschweißends muss weniger als oder gleich ± 0,1 mm betragen. Eine übermäßige Abweichung der Dicke kann dazu führen, dass sich die Laserfokussposition verändert und die Konsistenz der Schweißendurchdringung beeinflusst.
• High -End -Gesichtsflat: Der Flachness -Fehler der Schweißendfläche muss weniger oder gleich 0,05 mm betragen, um eine enge Passform mit dem Diamantbit zu gewährleisten und aufgrund übermäßiger Lücken unzureichende Schweißnaht und verringerte Festigkeit zu vermeiden.
• Qualifizierte Koaxialität: Die Gesamtkoaxialität des Substrats muss weniger oder gleich 0,1 mm betragen, um eine ungleichmäßige Umfangsverteilung des Bits nach dem Schweißen zu verhindern, was die Stabilität des Wasserbohrbits während der hohen- -Schit -Drehung beeinflussen kann.

 

 

Ⅲ: Welche niedrigen - Carbon -Stähle eignen sich am besten zum Laserschweißen?

Die am besten geeigneten niedrigen - Kohlenstoffstähle für Laserschweißen sind niedrig - Carbon Microalloyed -Stähle, die durch Q355ND/E (National Standard) und S355NL (europäischer Standard) typisiert sind. Ihre Zusammensetzung und mikrostrukturelle Eigenschaften sind mit den hohen Kühlraten und einer hohen Energiedichte des Laserschweißens stark kompatibel.

 

Die wichtigsten Vorteile der Auswahl dieser Art von Stahl liegen in den folgenden drei Schlüsselaspekten:

1. Extrem niedriger Rissanfälligkeit:

• Der Kohlenstoffgehalt wird streng unter 0,16%kontrolliert, und die Zugabe von Mikroalloying -Elementen wie NB (Niob), V (Vanadium) und Ti (Titan) hemmt die Bildung von gehärtetem Martensit in der Schweißzone und verhindert Kälte. Der niedrige Gehalt an schädlichen Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphor (typischerweise weniger oder gleich 0,035%) verringert das Risiko einer intergranulären Verspritzung.

 

2. Mechanische Eigenschaften stabiler Gelenk:

• Mikroalloying -Elemente können die durch die schnelle Abkühlung des Laserschweißen durch Getreideverfeinerung und Dispersion verstärkte Verschleierung ausgleichen. Dies stellt sicher, dass die Stärke und niedrige - Temperaturzähigkeit (Auswirkungsenergie größer oder gleich 34J bei - 40 Grad) der Schweiß- und Wärmezone eng mit denen des Elternmaterials übereinstimmt, was den Abbau mechanischer Eigenschaften verhindert.

 

3.. Starke Prozessanpassungsfähigkeit:

• Der Kohlenstoffäquivalent (CEV) von Stahl ist normalerweise weniger als oder gleich 0,45%. Während des Schweißens ist kein kompliziertes Vorheizen oder Post - Heizprozess erforderlich (für dünne - -Messwerte). Es kann direkt die hohen - -St Speed ​​-Schweißanforderungen für das Laserschweißen erfüllen. Gleichzeitig ist es nicht einfach, Defekte wie Poren und Unterschnitte zu produzieren, was die Schwierigkeit der Prozesskontrolle verringert.

 

Ⅳ: Was sind die Kernrisiken für Laserschweißen Q235 Stahl, die üblicherweise für Wasserbohrböden in China verwendet werden?

Das Kernrisiko eines Laserschweißens Q235 -Stahl ist die Anfälligkeit für Kälterisse und Porosität im Schweißbereich sowie eine mögliche Verringerung der mechanischen Eigenschaften der Verbindung (besonders niedrig - Temperaturzähigkeit). Dies ist in erster Linie auf eine Nichtübereinstimmung zwischen seiner Zusammensetzung und den Prozesseigenschaften des Laserschweißens zurückzuführen.

 

Spezifische Risiken können in vier Kategorien eingeteilt werden, wobei die wichtigsten Einflussfaktoren und Folgen wie folgt:

1. Risiken für metallurgische und mechanische Eigenschaften

• Kaltesrisse: Q235-Stahl hat einen hohen Kohlenstoffgehalt (ungefähr 0,14%-0,22%) und Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphor. Laserschweißen führt zu einer extrem schnellen Abkühlung (viel schneller als Lichtbogenschweißen), was leicht zur Bildung von gehärtetem Martensit im Schweißbereich führen kann. Darüber hinaus erhöhen Verunreinigungen den intergranulären Stress, induzieren letztendlich kaltes Knacken und verringern die Gelenkfestigkeit.
• Verringerte Zähigkeit: Schnelle Kühlung führt dazu, dass die Körner in der Schweißnaht und in der Hitze - betroffene Zone und das Potenzial für die Bildung der Widmanstätten -Struktur beeinträchtigen. Dies reduziert die niedrige Temperatureinflüssezähigkeit des Gelenks signifikant und macht es anfällig für Frakturen bei niedrigen Temperaturen oder unter Stress.

 

2. Risiko von Prozessfehlern

• Porosität: Die Oberfläche von Q235 ist anfällig für Oxidation (bildet Fe₂o₃). Wenn Rost und Ölentfernung vor dem Schweißen nicht gründlich sind, kann der Effekt des Laserschweißens der "tiefen Penetrationspiegel" Verunreinigungen oder die Oxid -Skala in den geschmolzenen Pool ziehen. Eine schnelle Kühlung verhindert, dass sie schnell fliehen, was zu Poren führt und die Lagerkapazität des Gelenks und der Last -} -Kapazität schwächt.
• Unterschneidung und unvollständiges Eindringen: Die Laserergiedichte ist konzentriert. Eine unangemessene Anpassung von Parametern (wie Strom und Scangeschwindigkeit) kann leicht zu einer Unterbecher (übermäßiger Wärmeeingang) oder einer unvollständigen Eindringen am Wurzel (unzureichender Wärmeeingang) führen, wodurch die Spannungskonzentrationspunkte erhöht werden.

 

3. Betriebs- und Schutzrisiken

• Laserstrahlung: Der Hoch {- Energiebrahl (insbesondere im Infrarotbereich), das im Laserschweißen verwendet wird, kann die Haut und die Augen verbrennen. Spezialisierte Schutzausrüstung ist erforderlich, da dies nicht zu einer Netzhautschäden oder Hautverbrennungen führen kann.
• Spritzer und Dämpfe: Q235 -Schweißen erzeugt Dämpfe wie Feo und MNO. Long - Term Inhalation kann Atemprobleme verursachen. Hoch - Temperaturspitzer kann ebenfalls brennbare Materialien in der Nähe entzünden und ein Brandgefahren darstellen.

 

4. Risiken der nachfolgenden Verwendung

• Erhöhte Korrosionsempfindlichkeit: Der Oxidfilm in der Schweißzone wird zerstört, und die Korngröße und die Zusammensetzung der Zusammensetzung sind signifikant. Wenn es in einer feuchten oder korrosiven Umgebung verwendet wird, tritt wahrscheinlich lokalisierte Korrosion (z. B. Lochfraß) auf und verkürzt die Lebensdauer der Komponente.

 

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(Fortgesetzt werden)