Schutzgas für Laserschweißen |

Das Laserschweißen zielt hauptsächlich darauf ab, die Schweißeffizienz und -qualität von dünnwandigen Materialien und Präzisionsteilen zu verbessern. Heute sprechen wir nicht über die Vorteile des Laserschweißens, sondern konzentrieren uns auf den richtigen Einsatz von Schutzgasen beim Laserschweißen.

Warum Schutzgas beim Laserschweißen verwenden?

Beim Laserschweißen beeinflusst Schutzgas die Schweißnahtformung, die Schweißnahtqualität, die Schweißnahttiefe und die Schweißnahtbreite. In den meisten Fällen wirkt sich das Einblasen des unterstützten Gases positiv auf die Schweißnaht aus, es kann jedoch auch negative Auswirkungen haben.

Wenn Sie das Schutzgas richtig einblasen, hilft es Ihnen:

✦Schützen Sie das Schweißbad effektiv, um Oxidation zu reduzieren oder sogar zu vermeiden

✦Reduzieren Sie effektiv die beim Schweißen entstehenden Spritzer

✦Schweißporen effektiv reduzieren

✦Sorgen Sie dafür, dass sich das Schweißbad beim Erstarren gleichmäßig verteilt, sodass die Schweißnaht eine saubere und glatte Kante erhält

✦Die Abschirmwirkung der Metalldampffahne oder Plasmawolke auf den Laser wird wirksam reduziert und die effektive Ausnutzungsrate des Lasers erhöht.

Solange dieSchutzgastyp, Gasdurchflussrate und Auswahl des Blasmodusrichtig sind, können Sie den idealen Effekt des Schweißens erzielen. Aber auch der falsche Einsatz von Schutzgas kann das Schweißen beeinträchtigen. Die Verwendung des falschen Schutzgastyps kann zu Knarrgeräuschen in der Schweißnaht führen oder die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht beeinträchtigen. Eine zu hohe oder zu niedrige Gasdurchflussrate kann zu einer stärkeren Oxidation der Schweißnaht und schwerwiegenden externen Störungen des Metallmaterials im Schweißbad führen, was zu einem Zusammenbruch der Schweißnaht oder einer ungleichmäßigen Formgebung führt.

Arten von Schutzgasen

Die beim Laserschweißen üblicherweise verwendeten Schutzgase sind hauptsächlich N2, Ar und He. Ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften sind unterschiedlich, daher sind auch ihre Auswirkungen auf Schweißnähte unterschiedlich.

Stickstoff (N2)

Die Ionisierungsenergie von N2 ist moderat, höher als die von Ar und niedriger als die von He. Unter der Strahlung des Lasers bleibt der Ionisierungsgrad von N2 gleichmäßig, wodurch die Bildung einer Plasmawolke besser reduziert und die effektive Auslastungsrate des Lasers erhöht werden kann. Stickstoff kann bei einer bestimmten Temperatur mit Aluminiumlegierungen und Kohlenstoffstahl reagieren und Nitride bilden, die die Sprödigkeit der Schweißnähte verbessern und die Zähigkeit verringern und sich stark nachteilig auf die mechanischen Eigenschaften von Schweißverbindungen auswirken. Daher wird die Verwendung von Stickstoff beim Schweißen von Aluminiumlegierungen und Kohlenstoffstahl nicht empfohlen.

Die durch Stickstoff erzeugte chemische Reaktion zwischen Stickstoff und Edelstahl kann jedoch die Festigkeit der Schweißverbindung verbessern, was sich positiv auf die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht auswirkt, sodass beim Schweißen von Edelstahl Stickstoff als Schutzgas verwendet werden kann.

Argon (Ar)

Die Ionisierungsenergie von Argon ist relativ niedrig und sein Ionisierungsgrad wird unter der Einwirkung eines Lasers höher. Dann kann Argon als Schutzgas die Bildung von Plasmawolken nicht wirksam kontrollieren, was die effektive Ausnutzungsrate des Laserschweißens verringert. Es stellt sich die Frage: Ist Argon ein schlechter Kandidat für den Einsatz als Schutzgas beim Schweißen? Die Antwort lautet Nein. Da es sich bei Argon um ein Edelgas handelt, ist es schwierig, mit den meisten Metallen zu reagieren, und Ar ist kostengünstig in der Verwendung. Darüber hinaus ist die Dichte von Ar groß, es begünstigt das Absinken an die Oberfläche des Schweißbades und kann das Schweißbad besser schützen, sodass Argon als herkömmliches Schutzgas verwendet werden kann.

Helium (He)

Im Gegensatz zu Argon verfügt Helium über eine relativ hohe Ionisierungsenergie, die die Bildung von Plasmawolken leicht kontrollieren kann. Gleichzeitig reagiert Helium nicht mit Metallen. Es ist wirklich eine gute Wahl für das Laserschweißen. Das einzige Problem ist, dass Helium relativ teuer ist. Für Hersteller, die Metallprodukte in Massenproduktion herstellen, erhöht Helium die Produktionskosten erheblich. Daher wird Helium im Allgemeinen in der wissenschaftlichen Forschung oder in Produkten mit sehr hoher Wertschöpfung eingesetzt.

Wie bläst man das Schutzgas?

Zunächst sollte klar sein, dass die sogenannte „Oxidation“ der Schweißnaht nur ein gebräuchlicher Name ist, der sich theoretisch auf die chemische Reaktion zwischen der Schweißnaht und den schädlichen Bestandteilen in der Luft bezieht, die zur Verschlechterung der Schweißnaht führt . Im Allgemeinen reagiert das Schweißgut bei einer bestimmten Temperatur mit Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff in der Luft.

Um zu verhindern, dass die Schweißnaht „oxidiert“, muss der Kontakt zwischen solchen schädlichen Komponenten und dem Schweißgut bei hoher Temperatur reduziert oder vermieden werden. Dies gilt nicht nur für das geschmolzene Metall im Schmelzbad, sondern für den gesamten Zeitraum vom Schmelzen des Schweißguts bis zum Schmelzbad Schmelzbadmetall verfestigt sich und seine Temperatur kühlt auf eine bestimmte Temperatur ab.

Zwei Hauptmethoden zum Einblasen von Schutzgas

▶Einer bläst Schutzgas auf die Seitenachse, wie in Abbildung 1 dargestellt.

▶Die andere Methode ist eine koaxiale Blasmethode, wie in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 1.

Abbildung 2.

Die konkrete Wahl der beiden Blasverfahren ist eine umfassende Betrachtung vieler Aspekte. Generell empfiehlt es sich, den Weg des seitlich einblasenden Schutzgases zu wählen.

Einige Beispiele zum Laserschweißen

1. Gerades Schweißnaht-/Linienschweißen

Wie in Abbildung 3 dargestellt, ist die Schweißform des Produkts linear und die Verbindungsform kann eine Stumpfverbindung, eine Überlappungsverbindung, eine negative Eckverbindung oder eine überlappende Schweißverbindung sein. Für diese Art von Produkt ist es besser, das Schutzgas mit Seitenachseneinblasung zu verwenden, wie in Abbildung 1 dargestellt.

2. Figur- oder Flächenschweißung schließen

Wie in Abbildung 4 dargestellt, handelt es sich bei der Schweißnahtform des Produkts um ein geschlossenes Muster, z. B. einen ebenen Umfang, eine ebene multilaterale Form, eine ebene lineare Mehrsegmentform usw. Die Verbindungsform kann eine Stumpfverbindung, eine Überlappungsverbindung, eine überlappende Schweißung usw. sein. Für diesen Produkttyp ist es besser, die koaxiale Schutzgasmethode gemäß Abbildung 2 anzuwenden.

Die Auswahl des Schutzgases wirkt sich direkt auf die Schweißqualität, Effizienz und Produktionskosten aus. Aufgrund der Vielfalt des Schweißmaterials ist die Auswahl des Schweißgases im eigentlichen Schweißprozess jedoch komplexer und erfordert eine umfassende Betrachtung des Schweißmaterials und des Schweißens Methode, Schweißposition sowie die Anforderungen an die Schweißwirkung. Durch die Schweißversuche können Sie das passendere Schweißgas auswählen, um bessere Ergebnisse zu erzielen.