Vliv ochranného plynu při laserovém svařování
Ruční laserová svářečka
Obsah kapitoly:
▶ Co pro vás může pravý ochranný plyn získat?
▶ Různé druhy ochranného plynu
▶ Dva způsoby použití ochranného plynu
▶ Jak vybrat správný ochranný plyn?
Ruční laserové svařování
Pozitivní vliv správného ochranného plynu
Při laserovém svařování může mít výběr ochranného plynu významný vliv na tvorbu, kvalitu, hloubku a šířku svarového švu. V naprosté většině případů má zavedení ochranného plynu pozitivní vliv na svarový šev. Může však mít i nepříznivé účinky. Pozitivní účinky použití správného ochranného plynu jsou následující:
1. Účinná ochrana svarové lázně
Správné zavedení ochranného plynu může účinně chránit svarovou lázeň před oxidací nebo dokonce oxidaci úplně zabránit.
2. Snížení rozstřikování
Správné zavedení ochranného plynu může účinně snížit rozstřikování během procesu svařování.
3. Rovnoměrné vytvoření svarového švu
Správné zavedení ochranného plynu podporuje rovnoměrné šíření svarové lázně během tuhnutí, což má za následek rovnoměrný a esteticky příjemný svar.
4. Zvýšené využití laseru
Správné zavedení ochranného plynu může účinně snížit stínící účinek oblaků kovových par nebo plazmových oblaků na laser, čímž se zvýší účinnost laseru.
5. Snížení pórovitosti svaru
Správné zavedení ochranného plynu může účinně minimalizovat tvorbu plynových pórů ve svarovém švu. Výběrem vhodného typu plynu, průtoku a způsobu zavádění lze dosáhnout ideálních výsledků.
Však,
Nesprávné použití ochranného plynu může mít škodlivé účinky na svařování. Mezi nežádoucí účinky patří:
1. Zhoršení svarového švu
Nesprávné zavedení ochranného plynu může mít za následek špatnou kvalitu svaru.
2. Praskání a snížené mechanické vlastnosti
Výběr špatného typu plynu může vést k praskání svaru a snížení mechanického výkonu.
3. Zvýšená oxidace nebo interference
Volba nesprávného 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 zborcení nebo nerovnoměrnou tvorbu svarového švu.
4. Nedostatečná ochrana nebo negativní dopad
Nesprávná volba způsobu zavedení plynu může vést k nedostatečné ochraně svarového švu nebo dokonce mít negativní vliv na tvorbu svarového švu.
5. Vliv na hloubku svaru
Zavedení ochranného plynu může mít určitý vliv na hloubku svaru, zejména při svařování tenkých plechů, kde má tendenci snižovat hloubku svaru.
Ruční laserové svařování
Druhy ochranných plynů
Běžně používané ochranné plyny při laserovém svařování jsou dusík (N2), argon (Ar) a helium (He). Tyto plyny mají různé fyzikální a chemické vlastnosti, které mají za následek různé účinky na svarový šev.
1. Dusík (N2)
N2 má střední ionizační energii, vyšší než Ar a nižší než He. Působením laseru dochází k mírné ionizaci, čímž se účinně snižuje tvorba plazmových oblaků a zvyšuje se využití laseru. Dusík však může při určitých teplotách chemicky reagovat se slitinami hliníku a uhlíkovou ocelí a vytvářet nitridy. To může zvýšit křehkost a snížit houževnatost svarového švu, což negativně ovlivňuje jeho mechanické vlastnosti. Proto se použití dusíku jako ochranného plynu pro hliníkové slitiny a svary uhlíkové oceli nedoporučuje. Na druhé straně může dusík reagovat s nerezovou ocelí a vytvářet nitridy, které zvyšují pevnost svarového spoje. Proto lze dusík použít jako ochranný plyn pro svařování nerezové oceli.
2. plynný argon (Ar)
Argonový plyn má relativně nejnižší ionizační energii, což má za následek vyšší stupeň ionizace při působení laseru. To je nepříznivé pro řízení tvorby plazmových oblaků a může to 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 nákladově efektivní. Kromě toho argon díky své vysoké hustotě klesá nad svarovou lázeň a poskytuje lepší ochranu svarové lázně. Proto jej lze použít jako běžný ochranný plyn.
3. Helium Gas (He)
Plynné helium má nejvyšší ionizační energii, což vede k velmi nízkému stupni ionizace při působení laseru. Umožňuje lepší kontrolu tvorby plazmového oblaku a lasery mohou účinně interagovat s kovy. Kromě toho má helium velmi nízkou reaktivitu a nepodléhá snadno chemickým reakcím s kovy, což z něj činí vynikající plyn pro ochranu svarů. Náklady na helium jsou však vysoké, takže se obecně nepoužívá v hromadné výrobě produktů. Běžně se používá ve vědeckém výzkumu nebo pro produkty s vysokou přidanou hodnotou.
Ruční laserové svařování
Způsoby zavádění ochranného plynu
V současné době existují dva hlavní způsoby zavádění ochranného plynu: ofukování mimo osu a koaxiální ochranný plyn, jak je znázorněno na obrázku 1 a obrázku 2, v tomto pořadí.
Obrázek 1: Ochranný plyn vyfukovaný mimo osu
Obrázek 2: Koaxiální ochranný plyn
Volba mezi dvěma způsoby foukání závisí na různých úvahách. Obecně se pro ochranný plyn doporučuje používat metodu ofukování mimo osu.
Ruční laserové svařování
Zásady pro volbu způsobu zavedení ochranného plynu
Nejprve je důležité objasnit, že pojem „oxidace“ svarů je hovorový výraz. Teoreticky se týká 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 omezení nebo zamezení kontaktu mezi těmito škodlivými složkami a vysokoteplotním svarovým kovem. Tento vysokoteplotní stav zahrnuje nejen roztavený kov svarové lázně, ale také celou dobu od roztavení svarového kovu až do ztuhnutí lázně a poklesu její teploty pod určitou prahovou hodnotu.
Například při svařování titanových slitin dochází při teplotě nad 300 °C k rychlé absorpci vodíku; nad 450 °C dochází k rychlé absorpci kyslíku; a nad 600 °C dochází k rychlé absorpci dusíku. Proto je vyžadována účinná ochrana svaru titanové slitiny během fáze, kdy tuhne a její teplota klesá pod 300 °C, aby se zabránilo oxidaci. Na základě výše uvedeného popisu je zřejmé, že vháněný ochranný plyn musí poskytovat ochranu nejen svarové lázni ve vhodnou dobu, ale také právě ztuhlé oblasti svaru. Proto je obecně preferována metoda ofoukování 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 určitých specifických produktů je však třeba zvolit metodu na základě struktury produktu a konfigurace spoje.
Ruční laserové svařování
Konkrétní výběr způsobu zavedení 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, upřednostňovanou metodou pro tento typ výrobku je metoda bočního ofukování mimo osu zobrazená na Obrázek 1
Obrázek 3: Přímý svar
2. Rovinný svar s uzavřenou geometrií
Jak je znázorněno na obrázku 4, svar u tohoto typu výrobku má uzavřený rovinný tvar, jako je kruhový, mnohoúhelníkový nebo vícesegmentový čárový tvar. Konfigurace spojů mohou zahrnovat tupé spoje, přeplátované spoje nebo vrstvené svary. Pro tento typ produktu je preferovanou metodou použití koaxiálního ochranného plynu znázorněného na obrázku 2.
Obrázek 4: Rovinný svar s uzavřenou geometrií
Volba ochranného plynu pro svary s planární uzavřenou geometrií přímo ovlivňuje kvalitu, efektivitu a náklady na výrobu svařování. Vzhledem k rozmanitosti svařovacích materiálů je však výběr svařovacího plynu ve skutečných svařovacích procesech složitý. Vyžaduje komplexní zvážení svařovacích materiálů, metod svařování, polohy svařování a požadovaného výsledku svařování. Výběr nejvhodnějšího svařovacího plynu lze určit pomocí svařovacích zkoušek pro dosažení optimálních výsledků svařování.
Ruční laserové svařování
Zobrazení videa | Pohled na ruční laserové svařování
Video 1 – Zjistěte více o tom, co je ruční laserová svářečka
Video2 – Všestranné laserové svařování pro různé požadavky
Doporučená ruční laserová svářečka
Máte nějaké dotazy ohledně ručního laserového svařování?
Čas odeslání: 19. května 2023