Indflydelsen af beskyttelsesgas i lasersvejsning
Hvad kan den rigtige beskyttelsesgas give dig?
IVed lasersvejsning kan valget af beskyttelsesgas have en betydelig indflydelse på svejsesømmens dannelse, kvalitet, dybde og bredde.
I langt de fleste tilfælde har indførelsen af beskyttelsesgas en positiv effekt på svejsesømmen, mens forkert brug af beskyttelsesgas kan have skadelige virkninger på svejsningen.
De korrekte og forkerte virkninger af brugen af beskyttelsesgassen er som følger:
Korrekt brug
Forkert brug
1. Effektiv beskyttelse af svejsebadet
Korrekt tilførsel af beskyttelsesgas kan effektivt beskytte smeltebadet mod oxidation eller endda forhindre oxidation helt.
1. Forringelse af svejsesømmen
Forkert tilførsel af beskyttelsesgas kan resultere i dårlig svejsesømkvalitet.
2. Reduktion af sprøjt
Korrekt indføring af beskyttelsesgas kan effektivt reducere sprøjt under svejseprocessen.
2. Revnedannelse og reducerede mekaniske egenskaber
Valg af den forkerte gastype kan føre til revner i svejsesømmen og nedsat mekanisk ydeevne.
3. Ensartet dannelse af svejsesømmen
Korrekt tilførsel af beskyttelsesgas fremmer en jævn fordeling af smeltebadet under størkning, hvilket resulterer i en ensartet og æstetisk tiltalende svejsesøm.
3. Øget oxidation eller interferens
Valg af den forkerte gasstrømningshastighed, uanset om den er for høj eller for lav, kan føre til øget oxidation af svejsesømmen. Det kan også forårsage alvorlige forstyrrelser i det smeltede metal, hvilket resulterer i kollaps eller ujævn dannelse af svejsesømmen.
4. Øget laserudnyttelse
Korrekt tilførsel af beskyttelsesgas kan effektivt reducere den afskærmende effekt af metaldampe eller plasmaskyer på laseren og derved øge laserens effektivitet.
4. Utilstrækkelig beskyttelse eller negativ indvirkning
Valg af den forkerte gasindføringsmetode kan føre til utilstrækkelig beskyttelse af svejsesømmen eller endda have en negativ effekt på dannelsen af svejsesømmen.
5. Reduktion af svejseporøsitet
Korrekt indføring af beskyttelsesgas kan effektivt minimere dannelsen af gasporer i svejsesømmen. Ved at vælge den passende gastype, flowhastighed og indføringsmetode kan ideelle resultater opnås.
5. Indflydelse på svejsedybde
Indførelsen af beskyttelsesgas kan have en vis indflydelse på svejsedybden, især ved tyndpladesvejsning, hvor det har tendens til at reducere svejsedybden.
Forskellige typer beskyttelsesgas
De almindeligt anvendte beskyttelsesgasser i lasersvejsning er nitrogen (N2), argon (Ar) og helium (He). Disse gasser har forskellige fysiske og kemiske egenskaber, hvilket resulterer i varierende effekter på svejsesømmen.
1. Kvælstof (N2)
N2 har en moderat ioniseringsenergi, højere end Ar og lavere end He. Under laserens påvirkning ioniserer den i moderat grad, hvilket effektivt reducerer dannelsen af plasmaskyer og øger laserens udnyttelsesgrad. Nitrogen kan dog reagere kemisk med aluminiumlegeringer og kulstofstål ved visse temperaturer og danne nitrider. Dette kan øge sprødheden og reducere svejsesømmens sejhed, hvilket påvirker dens mekaniske egenskaber negativt. Derfor anbefales det ikke at bruge nitrogen som beskyttelsesgas til svejsninger af aluminiumlegeringer og kulstofstål. På den anden side kan nitrogen reagere med rustfrit stål og danne nitrider, der forbedrer svejsefugens styrke. Derfor kan nitrogen bruges som beskyttelsesgas til svejsning af rustfrit stål.
2. Argongas (Ar)
Argongas har den relativt laveste ioniseringsenergi, hvilket resulterer i en højere grad af ionisering under laserpåvirkning. Dette er ugunstigt for at kontrollere dannelsen af plasmaskyer og kan have en vis indflydelse på den effektive udnyttelse af lasere. Argon har dog meget lav reaktivitet og det er usandsynligt, at den undergår kemiske reaktioner med almindelige metaller. Derudover er argon omkostningseffektivt. På grund af sin høje densitet synker argon desuden over smeltebadet, hvilket giver bedre beskyttelse af smeltebadet. Derfor kan det bruges som en konventionel beskyttelsesgas.
3. Heliumgas (He)
Heliumgas har den højeste ioniseringsenergi, hvilket fører til en meget lav ioniseringsgrad under laserpåvirkning. Det giver bedre kontrol over dannelsen af plasmaskyer, og lasere kan effektivt interagere med metaller. Desuden har helium meget lav reaktivitet og undergår ikke let kemiske reaktioner med metaller, hvilket gør det til en fremragende gas til svejseafskærmning. Prisen på helium er dog høj, så det bruges generelt ikke i masseproduktion af produkter. Det anvendes almindeligvis i videnskabelig forskning eller til produkter med høj værditilvækst.
To metoder til brug af beskyttelsesgas
I øjeblikket er der to hovedmetoder til at indføre beskyttelsesgas: off-axis sideblæsning og koaksial beskyttelsesgas, som vist i henholdsvis figur 1 og figur 2.
Figur 1: Off-axis sideblæsende beskyttelsesgas
Figur 2: Koaksial beskyttelsesgas
Valget mellem de to blæsemetoder afhænger af forskellige overvejelser.
Generelt anbefales det at bruge off-axis sideblæsningsmetoden til beskyttelsesgas.
Hvordan vælger man den rette beskyttelsesgas?
For det første er det vigtigt at præcisere, at udtrykket "oxidation" af svejsninger er et dagligdags udtryk. I teorien refererer det til forringelsen af svejsekvaliteten på grund af kemiske reaktioner mellem svejsemetallet og skadelige komponenter i luften, såsom ilt, nitrogen og brint.
Forebyggelse af svejseoxidation indebærer at reducere eller undgå kontakt mellem disse skadelige komponenter og svejsematerialet med høj temperatur. Denne høje temperaturtilstand omfatter ikke kun det smeltede svejsebad, men også hele perioden fra svejsematerialet smelter, indtil svejsebadet størkner, og dets temperatur falder til under en bestemt tærskel.
Svejseproces
For eksempel, ved svejsning af titanlegeringer, når temperaturen er over 300 °C, forekommer der hurtig hydrogenabsorption; over 450 °C forekommer der hurtig iltabsorption; og over 600 °C forekommer der hurtig nitrogenabsorption.
Derfor kræves effektiv beskyttelse af titanlegeringssvejsningen i den fase, hvor den størkner, og dens temperatur falder til under 300 °C for at forhindre oxidation. Baseret på ovenstående beskrivelse er det tydeligt, at den blæste beskyttelsesgas skal beskytte ikke kun smeltebadet på det rette tidspunkt, men også det netop størknede område af svejsningen. Derfor foretrækkes den off-axis sideblæsningsmetoden vist i figur 1 generelt, fordi den tilbyder et bredere beskyttelsesområde sammenlignet med den koaksiale afskærmningsmetode vist i figur 2, især for det netop størknede område af svejsningen.
For visse specifikke produkter skal valget af metode dog træffes baseret på produktets struktur og samlingskonfiguration.
Specifikt valg af metode til indføring af beskyttelsesgas
1. Lige linjesvejsning
Hvis produktets svejseform er lige, som vist i figur 3, og samlingskonfigurationen omfatter stødsamlinger, overlapningssamlinger, kantsvejsninger eller staksvejsninger, er den foretrukne metode til denne type produkt den off-axis sideblæsningsmetoden vist i figur 1.
Figur 3: Retlinjesvejsning
2. Plan svejsning med lukket geometri
Som vist i figur 4 har svejsningen i denne type produkt en lukket plan form, såsom en cirkulær, polygonal eller flersegmenteret linjeform. Samlingskonfigurationerne kan omfatte stødsamlinger, overlapsamlinger eller staksvejsninger. Til denne type produkt er den foretrukne metode at bruge den koaksiale beskyttelsesgas, der er vist i figur 2.
Figur 4: Plan, lukket geometrisk svejsning
Valget af beskyttelsesgas til svejsninger med plan, lukket geometri påvirker direkte kvaliteten, effektiviteten og omkostningerne ved svejseproduktionen. På grund af mangfoldigheden af svejsematerialer er valget af svejsegas dog komplekst i de faktiske svejseprocesser. Det kræver omfattende overvejelser af svejsematerialer, svejsemetoder, svejsepositioner og det ønskede svejseresultat. Valget af den mest egnede svejsegas kan bestemmes gennem svejsetests for at opnå optimale svejseresultater.
Videodisplay | Overblik til håndholdt lasersvejsning
Lær mere om, hvad en håndholdt lasersvejser er
Denne video forklarer, hvad en lasersvejsemaskine er, og hvad den gør.instruktioner og strukturer, du har brug for at kende.
Dette er også din ultimative guide, før du køber en håndholdt lasersvejser.
Der er grundlæggende sammensætninger af en 1000W 1500w 2000w lasersvejsemaskine.
Alsidig lasersvejsning til forskellige krav
I denne video demonstrerer vi adskillige svejsemetoder, som du kan opnå med en håndholdt lasersvejser. En håndholdt lasersvejser kan udligne banen mellem en svejsningsnybegynder og en erfaren svejsemaskineoperatør.
Vi tilbyder muligheder fra 500w helt op til 3000w.
Anbefalet håndholdt lasersvejser
Ofte stillede spørgsmål
- Ved lasersvejsning er beskyttelsesgas en kritisk komponent, der bruges til at beskytte svejseområdet mod atmosfærisk forurening. Den højintensitetslaserstråle, der bruges i denne type svejsning, genererer en betydelig mængde varme, hvilket skaber en smeltet metalpøl.
Inert gas bruges ofte til at beskytte smeltebadet under svejseprocessen i lasersvejsemaskiner. Når nogle materialer svejses, tages overfladeoxidation muligvis ikke i betragtning. Til de fleste anvendelser bruges helium, argon, nitrogen og andre gasser dog ofte som beskyttelse. Lad os se på, hvorfor lasersvejsemaskiner har brug for beskyttelsesgas under svejsning.
Ved lasersvejsning vil beskyttelsesgassen påvirke svejseformen, svejsekvaliteten, svejseindtrængningen og smeltebredden. I de fleste tilfælde vil indblæsning af beskyttelsesgassen have en positiv indvirkning på svejsningen.
- Argon-heliumblandingerArgon-heliumblandinger: Anbefales generelt til de fleste aluminiumlasersvejsningsapplikationer afhængigt af laserens effektniveau. Argon-iltblandinger: Kan give høj effektivitet og acceptabel svejsekvalitet.
- Gasser, der anvendes i design og anvendelse af gaslasere, er følgende: kuldioxid (CO2), helium-neon (H og Ne) og nitrogen (N).
Har du spørgsmål om håndholdt lasersvejsning?
Udsendelsestidspunkt: 19. maj 2023