Влиянието на защитния газ при лазерно заваряване
Ръчен лазерен заварчик
Съдържание на главата:
▶ Какво може да ви донесе подходящият защитен газ?
▶ Различни видове защитни газове
▶ Два метода за използване на защитен газ
▶ Как да изберем подходящ защитен газ?
Ръчно лазерно заваряване
Положителен ефект от подходящия защитен газ
При лазерното заваряване изборът на защитен газ може да има значително влияние върху формирането, качеството, дълбочината и ширината на заваръчния шев. В по-голямата част от случаите въвеждането на защитен газ има положителен ефект върху заваръчния шев. Въпреки това, той може да има и неблагоприятни ефекти. Положителните ефекти от използването на правилния защитен газ са следните:
1. Ефективна защита на заваръчната вана
Правилното въвеждане на защитен газ може ефективно да предпази заваръчната вана от окисление или дори да предотврати напълно окисляването.
2. Намаляване на пръскането
Правилното въвеждане на защитен газ може ефективно да намали пръскането по време на процеса на заваряване.
3. Равномерно образуване на заваръчния шев
Правилното въвеждане на защитен газ насърчава равномерното разпространение на заваръчната вана по време на втвърдяването, което води до равномерен и естетически приятен заваръчен шев.
4. Повишено използване на лазера
Правилното въвеждане на защитен газ може ефективно да намали екраниращия ефект на струи метални пари или плазмени облаци върху лазера, като по този начин увеличи ефективността на лазера.
5. Намаляване на порьозността на заваръчния шев
Правилното въвеждане на защитен газ може ефективно да сведе до минимум образуването на газови пори в заваръчния шев. Чрез избор на подходящ тип газ, дебит и метод на въвеждане могат да се постигнат идеални резултати.
обаче
Неправилното използване на защитен газ може да има вредно въздействие върху заваряването. Неблагоприятните ефекти включват:
1. Влошаване на заваръчния шев
Неправилното въвеждане на защитен газ може да доведе до лошо качество на заваръчния шев.
2. Напукване и намалени механични свойства
Избирането на грешен тип газ може да доведе до напукване на заваръчния шев и намалена механична производителност.
3. Повишено окисление или смущения
Изборът на грешен дебит на газ, независимо дали е твърде висок или твърде нисък, може да доведе до повишено окисляване на заваръчния шев. Това може също така да причини сериозни смущения в разтопения метал, което да доведе до колапс или неравномерно образуване на заваръчния шев.
4. Неадекватна защита или отрицателно въздействие
Изборът на грешен метод за въвеждане на газ може да доведе до недостатъчна защита на заваръчния шев или дори да има отрицателен ефект върху образуването на заваръчния шев.
5. Влияние върху дълбочината на заваръчния шев
Въвеждането на защитен газ може да има известно въздействие върху дълбочината на заваръчния шев, особено при заваряване на тънки плочи, където намалява дълбочината на заваръчния шев.
Ръчно лазерно заваряване
Видове защитни газове
Често използваните защитни газове при лазерно заваряване са азот (N2), аргон (Ar) и хелий (He). Тези газове имат различни физични и химични свойства, което води до различни ефекти върху заваръчния шев.
1. Азот (N2)
N2 има умерена йонизационна енергия, по-висока от Ar и по-ниска от He. Под действието на лазера той се йонизира до умерена степен, като ефективно намалява образуването на плазмени облаци и увеличава оползотворяването на лазера. Въпреки това, азотът може да реагира химически с алуминиеви сплави и въглеродна стомана при определени температури, образувайки нитриди. Това може да увеличи крехкостта и да намали якостта на заваръчния шев, което се отразява негативно на неговите механични свойства. Поради това не се препоръчва използването на азот като защитен газ за алуминиеви сплави и заварки от въглеродна стомана. От друга страна, азотът може да реагира с неръждаема стомана, образувайки нитриди, които повишават здравината на заваръчната фуга. Следователно азотът може да се използва като защитен газ за заваряване на неръждаема стомана.
2. Газ аргон (Ar)
Газът аргон има относително най-ниската енергия на йонизация, което води до по-висока степен на йонизация при лазерно действие. Това е неблагоприятно за контролиране на образуването на плазмени облаци и може да има известно въздействие върху ефективното използване на лазерите. Аргонът обаче има много ниска реактивност и е малко вероятно да претърпи химически реакции с обикновените метали. Освен това аргонът е рентабилен. Освен това, поради високата си плътност, аргонът потъва над заваръчната вана, осигурявайки по-добра защита за заваръчната вана. Поради това може да се използва като конвенционален защитен газ.
3. Хелиев газ (He)
Газът хелий има най-висока енергия на йонизация, което води до много ниска степен на йонизация при лазерно действие. Той позволява по-добър контрол на образуването на плазмен облак и лазерите могат ефективно да взаимодействат с металите. Освен това хелият има много ниска реактивност и не се подлага лесно на химически реакции с метали, което го прави отличен газ за екраниране на заваръчни шевове. Цената на хелия обаче е висока, така че обикновено не се използва в масовото производство на продукти. Обикновено се използва в научни изследвания или за продукти с висока добавена стойност.
Ръчно лазерно заваряване
Методи за въвеждане на защитен газ
Понастоящем има два основни метода за въвеждане на защитен газ: странично издухване извън оста и коаксиален защитен газ, както е показано съответно на Фигура 1 и Фигура 2.
Фигура 1: Извъносев страничен продухващ защитен газ
Фигура 2: Коаксиален защитен газ
Изборът между двата метода на продухване зависи от различни съображения. Като цяло се препоръчва да се използва методът на странично издухване извън оста за защитен газ.
Ръчно лазерно заваряване
Принципи за избор на метод за въвеждане на защитен газ
Първо, важно е да се изясни, че терминът "оксидиране" на заварки е разговорен израз. На теория това се отнася до влошаване на качеството на заваръчния шев поради химични реакции между заваръчния метал и вредните компоненти във въздуха, като кислород, азот и водород.
Предотвратяването на окисляването на заваръчния шев включва намаляване или избягване на контакт между тези вредни компоненти и високотемпературния заваръчен метал. Това високотемпературно състояние включва не само разтопения метал на заваръчната вана, но и целия период от момента, в който заваръчният метал се разтопи, докато ваната се втвърди и температурата му спадне под определен праг.
Например, при заваряване на титанови сплави, когато температурата е над 300°C, настъпва бързо абсорбиране на водород; над 450°C настъпва бързо усвояване на кислород; и над 600°C се получава бърза абсорбция на азот. Следователно е необходима ефективна защита за заваръчния шев от титанова сплав по време на фазата, когато се втвърдява и температурата му намалява под 300°C, за да се предотврати окисляването. Въз основа на описанието по-горе е ясно, че вдухваният защитен газ трябва да осигури защита не само на заваръчната вана в подходящия момент, но и на току-що втвърдената област на заваръчния шев. Следователно, методът на странично издухване извън оста, показан на Фигура 1, обикновено се предпочита, тъй като предлага по-широк обхват на защита в сравнение с метода на коаксиално екраниране, показан на Фигура 2, особено за току-що втвърдената област на заваръчния шев. Въпреки това, за някои специфични продукти, изборът на метод трябва да се направи въз основа на структурата на продукта и конфигурацията на съединението.
Ръчно лазерно заваряване
Конкретен избор на метода за въвеждане на защитен газ
1. Праволинейно заваряване
Ако формата на заваръчния шев на продукта е права, както е показано на Фигура 3, и конфигурацията на съединението включва челни фуги, препокриващи шевове, ъглови заварки или стекови заварки, предпочитаният метод за този тип продукт е методът на странично издухване извън оста, показан в Фигура 1.
Фигура 3: Заваръчен шев по права линия
2. Планарна заварка със затворена геометрия
Както е показано на Фигура 4, заваръчният шев в този тип продукт има затворена равнинна форма, като например кръгла, многоъгълна или многосегментна линейна форма. Конфигурациите на фугите могат да включват челни фуги, припокриващи фуги или стекови заварки. За този тип продукт предпочитаният метод е да се използва коаксиален защитен газ, показан на фигура 2.
Фигура 4: Заваръчен шев с равнинна затворена геометрия
Изборът на защитен газ за заваръчни шевове с равнинна затворена геометрия пряко влияе върху качеството, ефективността и цената на заваръчното производство. Въпреки това, поради разнообразието от заваръчни материали, изборът на заваръчен газ е сложен в действителните процеси на заваряване. Това изисква цялостно разглеждане на заваръчните материали, методите на заваряване, позициите на заваряване и желания резултат от заваряването. Изборът на най-подходящия заваръчен газ може да се определи чрез заваръчни тестове, за да се постигнат оптимални резултати при заваряване.
Ръчно лазерно заваряване
Видео дисплей | Поглед за ръчно лазерно заваряване
Видео 1 - Научете повече за това какво е ръчен лазерен заварчик
Видео 2 - Многофункционално лазерно заваряване за разнообразни изисквания
Имате ли въпроси относно ръчното лазерно заваряване?
Време на публикуване: 19 май 2023 г