Vliv ochranného plynu při laserovém svařování
Co vám může přinést správný ochranný plyn?
IPři laserovém svařování může mít volba ochranného plynu významný vliv na tvorbu, kvalitu, hloubku a šířku svarového švu.
Ve velké většině případů má zavedení ochranného plynu pozitivní vliv na svarový šev, zatímco nesprávné použití ochranného plynu může mít na svařování negativní účinky.
Správné a nesprávné účinky použití ochranného plynu jsou následující:
Správné použití
Nesprávné použití
1. Účinná ochrana svarové lázně
Správné zavedení ochranného plynu může účinně chránit tavnou lázeň před oxidací nebo jí dokonce zcela zabránit.
1. Zhoršení svarového švu
Nesprávné zavedení ochranného plynu může vést ke špatné kvalitě svaru.
2. Snížení rozstřiku
Správné zavedení ochranného plynu může účinně snížit rozstřik během svařovacího procesu.
2. Praskání a snížené mechanické vlastnosti
Výběr nesprávného typu plynu může vést k praskání svarových švů a snížení mechanického výkonu.
3. Rovnoměrné vytvoření svarového švu
Správné zavedení ochranného plynu podporuje rovnoměrné rozprostření tavné lázně během tuhnutí, což vede k rovnoměrnému a esteticky příjemnému svarovému švu.
3. Zvýšená oxidace nebo interference
Nesprávná volba průtoku plynu, ať už příliš vysokého nebo příliš nízkého, může vést ke zvýšené oxidaci svarového švu. Může také způsobit vážné narušení roztaveného kovu, což má za následek zhroucení nebo nerovnoměrné vytvoření svarového švu.
4. Zvýšené využití laseru
Správné zavedení ochranného plynu může účinně snížit ochranný účinek kovových par nebo plazmových oblaků na laser, a tím zvýšit jeho účinnost.
4. Nedostatečná ochrana nebo negativní dopad
Volba nesprávné metody zavádění plynu může vést k nedostatečné ochraně svarového švu nebo dokonce negativně ovlivnit jeho tvorbu.
5. Snížení pórovitosti svaru
Správné zavádění ochranného plynu může účinně minimalizovat tvorbu plynových pórů ve svarovém švu. Výběrem vhodného typu plynu, průtoku a způsobu zavádění lze dosáhnout ideálních výsledků.
5. Vliv na hloubku svaru
Zavedení ochranného plynu může mít určitý vliv na hloubku svaru, zejména u svařování tenkých plechů, kde má tendenci hloubku svaru zmenšovat.
Různé typy ochranného plynu
Běžně používané ochranné plyny při laserovém svařování jsou dusík (N2), argon (Ar) a hélium (He). Tyto plyny mají různé fyzikální a chemické vlastnosti, což má za následek různý vliv na svarový šev.
1. Dusík (N2)
N2 má střední ionizační energii, vyšší než Ar a nižší než He. Působením laseru ionizuje do střední míry, čímž účinně snižuje tvorbu plazmových oblaků a zvyšuje využití laseru. Dusík však může při určitých teplotách chemicky reagovat s hliníkovými slitinami a uhlíkovou ocelí za vzniku nitridů. To může zvýšit křehkost a snížit houževnatost svarového švu, což negativně ovlivňuje jeho mechanické vlastnosti. Proto se použití dusíku jako ochranného plynu pro svary hliníkových slitin a uhlíkové oceli nedoporučuje. Na druhou stranu může dusík reagovat s nerezovou ocelí za vzniku nitridů, které zvyšují pevnost svarového spoje. Proto lze dusík použít jako ochranný plyn pro svařování nerezové oceli.
2. Argonový plyn (Ar)
Argonový plyn má relativně nejnižší ionizační energii, což má za následek vyšší stupeň ionizace při působení laseru. To je nepříznivé pro kontrolu tvorby plazmových oblaků a může mít určitý vliv na efektivní využití laserů. Argon má však velmi nízkou reaktivitu a je nepravděpodobné, že by podléhal chemickým reakcím s běžnými kovy. Argon je navíc cenově výhodný. Díky své vysoké hustotě klesá argon nad svarovou lázeň a poskytuje jí lepší ochranu. Proto jej lze použít jako konvenční ochranný plyn.
3. Plynné hélium (He)
Plynné hélium má nejvyšší ionizační energii, což vede k velmi nízkému stupni ionizace pod působením laseru. Umožňuje lepší kontrolu tvorby plazmového oblaku a lasery mohou účinně interagovat s kovy. Hélium má navíc velmi nízkou reaktivitu a nepodléhá snadným chemickým reakcím s kovy, což z něj činí vynikající plyn pro ochranu svařování. Cena hélia je však vysoká, takže se obecně nepoužívá při hromadné výrobě. Běžně se používá ve vědeckém výzkumu nebo pro produkty s vysokou přidanou hodnotou.
Dvě metody použití ochranného plynu
V současné době existují dvě hlavní metody zavádění ochranného plynu: mimoosové boční vhánění a koaxiální ochranný plyn, jak je znázorněno na obrázku 1 a obrázku 2.
Obrázek 1: Ochranný plyn s bočním vháněním mimo osu
Obrázek 2: Koaxiální ochranný plyn
Volba mezi dvěma metodami foukání závisí na různých faktorech.
Obecně se doporučuje používat metodu bočního vhánění ochranného plynu mimo osu.
Jak vybrat správný ochranný plyn?
Nejprve je důležité objasnit, že termín „oxidace“ svarů je hovorový výraz. Teoreticky se vztahuje ke zhoršení kvality svaru v důsledku chemických reakcí mezi svarovým kovem a škodlivými složkami ve vzduchu, jako je kyslík, dusík a vodík.
Prevence oxidace svaru zahrnuje snížení nebo zamezení kontaktu mezi těmito škodlivými složkami a vysokoteplotním svarovým kovem. Tento vysokoteplotní stav zahrnuje nejen roztavený kov svarové lázně, ale také celé období od roztavení svarového kovu do ztuhnutí lázně a poklesu její teploty pod určitou prahovou hodnotu.
Svařovací proces
Například při svařování titanových slitin dochází při teplotě nad 300 °C k rychlé absorpci vodíku, nad 450 °C k rychlé absorpci kyslíku a nad 600 °C k rychlé absorpci dusíku.
Proto je pro svar z titanové slitiny během fáze tuhnutí a poklesu teploty pod 300 °C nutná účinná ochrana, aby se zabránilo oxidaci. Z výše uvedeného popisu je zřejmé, že vháněný ochranný plyn musí chránit nejen svarovou lázeň ve vhodnou dobu, ale také právě ztuhlou oblast svaru. Proto je obecně upřednostňována metoda bočního vhánění mimo osu, znázorněná na obrázku 1, protože nabízí širší rozsah ochrany ve srovnání s metodou koaxiálního stínění znázorněnou na obrázku 2, zejména pro právě ztuhlou oblast svaru.
U některých specifických výrobků je však nutné zvolit metodu na základě struktury výrobku a konfigurace spoje.
Specifický výběr metody zavádění ochranného plynu
1. Přímý svar
Pokud je tvar svaru výrobku rovný, jak je znázorněno na obrázku 3, a konfigurace spoje zahrnuje tupé spoje, přeplátované spoje, koutové svary nebo vrstvené svary, je preferovanou metodou pro tento typ výrobku metoda bočního ofukování mimo osu znázorněná na obrázku 1.
Obrázek 3: Přímý svar
2. Rovinný svar s uzavřenou geometrií
Jak je znázorněno na obrázku 4, svar v tomto typu výrobku má uzavřený rovinný tvar, například kruhový, polygonální nebo víceúhelníkový tvar čáry. Konfigurace spojů mohou zahrnovat tupé spoje, přeplátované spoje nebo vrstvená svary. Pro tento typ výrobku je preferovanou metodou použití koaxiálního ochranného plynu znázorněného na obrázku 2.
Obrázek 4: Rovinný svar s uzavřenou geometrií
Výběr ochranného plynu pro rovinné svary s uzavřenou geometrií přímo ovlivňuje kvalitu, efektivitu a náklady na svařovací výrobu. Vzhledem k rozmanitosti svařovacích materiálů je však výběr svařovacího plynu v reálných svařovacích procesech složitý. Vyžaduje komplexní zvážení svařovacích materiálů, svařovacích metod, svařovacích poloh a požadovaného výsledku svařování. Výběr nejvhodnějšího svařovacího plynu lze určit pomocí svařovacích zkoušek, aby se dosáhlo optimálních výsledků svařování.
Video displej | Pohled na ruční laserové svařování
Zjistěte více o tom, co je ruční laserová svářečka
Toto video vysvětluje, co je laserový svařovací stroj a jaký je jehoinstrukce a struktury, které potřebujete znát.
Toto je také váš hlavní průvodce před koupí ruční laserové svářečky.
Existují základní složení laserového svařovacího stroje o výkonu 1000 W, 1500 W a 2000 W.
Všestranné laserové svařování pro rozmanité požadavky
V tomto videu předvedeme několik metod svařování, kterých můžete dosáhnout pomocí ruční laserové svářečky. Ruční laserová svářečka dokáže vyrovnat podmínky mezi začátečníkem ve svářečství a zkušeným obsluhou svářecího stroje.
Nabízíme varianty od 500 W až po 3000 W.
Často kladené otázky
- Při laserovém svařování je ochranný plyn kritickou složkou používanou k ochraně svařované oblasti před znečištěním atmosférou. Vysoce intenzivní laserový paprsek používaný při tomto typu svařování generuje značné množství tepla a vytváří roztavený kovový bazén.
Inertní plyn se často používá k ochraně roztavené lázně během svařovacího procesu laserových svářecích strojů. Při svařování některých materiálů se povrchová oxidace nemusí uvažovat. Pro většinu aplikací se však jako ochrana často používá hélium, argon, dusík a další plyny. Podívejme se, proč laserové svářecí stroje potřebují při svařování ochranný plyn.
Při laserovém svařování ovlivňuje ochranný plyn tvar svaru, kvalitu svaru, provaření svaru a šířku tavení. Ve většině případů má vhánění ochranného plynu pozitivní vliv na svar.
- Směsi argonu a héliaSměsi argonu a hélia: obecně se doporučují pro většinu aplikací laserového svařování hliníku v závislosti na úrovni výkonu laseru. Směsi argonu a kyslíku: mohou zajistit vysokou účinnost a přijatelnou kvalitu svařování.
- Plyny používané při konstrukci a aplikaci plynových laserů jsou následující: oxid uhličitý (CO2), helium-neon (H a Ne) a dusík (N).
Máte nějaké otázky ohledně ručního laserového svařování?
Čas zveřejnění: 19. května 2023