Wpływ obróbki laserowej na skład chemiczny i chropowatość spoiny stalowej 1.4404

Obróbka laserowa powierzchni spoin stalowych staje się coraz bardziej istotnym elementem nowoczesnych procesów wykańczających. W Qalumi analizujemy nie tylko efekty wizualne i strukturalne tej technologii, ale również jej wpływ na właściwości fizykochemiczne – w tym skład chemiczny oraz parametry chropowatości powierzchniowej. Oto wyniki jednej z naszych ostatnich analiz dotyczących spoiny ze stali nierdzewnej 1.4404.

Detalem poddanym analizie był spawany zespół dwóch blach połączonych w układzie teowym. Złącze zostało wykonane metodą MAG (135), a następnie oczyszczone mechanicznie oraz poddane procesom trawienia i pasywacji, zgodnie z dobrą praktyką przygotowania spoin ze stali nierdzewnych.

Po tych operacjach przeprowadzono laserową strukturyzację powierzchni spoiny, koncentrując się na obszarze bezpośredniego połączenia oraz jego najbliższym otoczeniu. W dalszym etapie dokonano oceny zmian chemicznych i strukturalnych – m.in. poprzez analizę EDS i pomiar chropowatości.

Obróbka laserowa jako metoda oczyszczania powierzchni

Obróbka laserowa znacząco poprawia czystość powierzchniową poprzez usunięcie warstwy tlenków, zanieczyszczeń i osadów powstałych w procesie spawania oraz obróbki wstępnej. Co istotne, zabieg ten odsłania rdzeniową strukturę materiału, przywracając jego pierwotne właściwości – zarówno chemiczne, jak i mechaniczne. Powierzchnia po laserze staje się bardziej jednorodna, powtarzalna i stabilna, co ma szczególne znaczenie w kontekście takich procesów jak malowanie proszkowe, spajanie, nakładanie powłok, a także testy zmęczeniowe.

Analiza zmian pierwiastkowych – spektroskopia EDS

W celu ilościowego określenia zmian składu chemicznego zastosowano analizę EDS (Energy Dispersive Spectroscopy), porównując powierzchnię surową i powierzchnię po laserze. Wyniki wykazały istotne różnice:

Tlen (O)

Największa zmiana ilościowa – spadek o ponad 77% (z 22,36% do 5,16%), co wskazuje na skuteczne usunięcie utlenionej warstwy powierzchniowej. Taka redukcja wpływa korzystnie na:

• odporność korozyjną,
• przewodnictwo elektryczne,
• adhezję powłok ochronnych.

 Chrom (Cr)

Wzrost z 13,60% do 17,74% potwierdza odsłonięcie struktury bogatej w pierwiastek odpowiedzialny za odporność na korozję międzykrystaliczną i tworzenie stabilnej warstwy pasywnej.

Nikiel (Ni)

Zwiększenie do 8,73% oznacza lepszą odporność na pękanie i większą stabilność strukturalną materiału, szczególnie w środowiskach agresywnych chemicznie.

Żelazo (Fe)

Dominujący składnik – wzrost do 66,12% wskazuje na usunięcie wtórnych warstw i odsłonięcie materiału bazowego o przewidywalnych właściwościach.

Mangan (Mn)

Spadek zawartości nieprzekraczający 0,6% – zmiana marginalna, bez wpływu na ogólne właściwości użytkowe powierzchni.

Te wyniki pokazują, że obróbka laserowa nie tylko czyści powierzchnię, ale też odsłania reprezentatywną strukturę metalurgiczną, co jest korzystne w kontekście dalszych operacji technologicznych – takich jak pasywacja, powlekanie czy testy zmęczeniowe.

Struktura powierzchni – co mówi chropowatość?

Aby kompleksowo ocenić zmiany w powierzchni spoiny, wykonano pomiary chropowatości za pomocą profilometru T8000RC. Średnia wartość parametru Rz (średnia wysokość nierówności) wyniosła 56,94 µm, przy odchyleniu standardowym 17,10 µm. To oznacza wyraźne zróżnicowanie topografii w obrębie analizowanego obszaru.

Choć taka chropowatość może być korzystna w kontekście przyczepności dla powłok malarskich, klejów czy warstw ochronnych, to w aplikacjach wymagających gładkości (np. przemysł spożywczy, medyczny) może okazać się niepożądana. Z tego względu parametry procesu laserowego powinny być dostosowywane do finalnego przeznaczenia detalu.

Wnioski QALUMI

Obróbka laserowa wykazuje wysoką skuteczność w oczyszczaniu powierzchni spoin ze stali nierdzewnej – usuwa tlenki, poprawia skład chemiczny i uwidacznia strukturę materiału bazowego. Jednocześnie wprowadza zmiany w topografii, które – w zależności od kontekstu zastosowania – mogą być zaletą lub wymagają dalszego dopracowania parametrów procesu.

W QALUMI stale rozwijamy nasze podejście do strukturyzacji laserowej, łącząc precyzyjne metody analityczne z praktyką przemysłową. Każdy materiał i każda aplikacja to nowe wyzwanie – dlatego pracujemy nad rozwiązaniami, które nie tylko spełniają wymagania techniczne, ale też podnoszą wartość finalnego produktu.