¿Cómo seleccionar las mejores mezclas de gas para la soldadura por láser?
Tipos, beneficios y aplicaciones
Introducción:
Cosas clave que debe saber antes de sumergirse en
La soldadura con láser es un método de soldadura de alta precisión que utiliza un haz láser para derretir el material de la pieza de trabajo y luego forma una soldadura después del enfriamiento. En la soldadura con láser, el gas juega un papel clave.
El gas protector no solo afecta la formación de la costura de soldadura, la calidad de la costura de soldadura, la penetración de la costura de soldadura y el ancho de penetración, sino que también afecta directamente la calidad y eficiencia de la soldadura por láser.
¿Qué gases se necesitan para la soldadura por láser?Este artículo analizará en profundidadLa importancia de los gases de soldadura por láser, los gases utilizados y lo que hacen.
También recomendaremosla mejor máquina de soldadura por láserpara tus necesidades.
¿Por qué se necesita gas para la soldadura por láser?
Soldadura por haz láser
Durante el proceso de soldadura por láser, un haz láser de alta densidad de energía se centra en el área de soldadura de la pieza de trabajo.
Causando fusión instantánea del material de superficie de la pieza de trabajo.
Se requiere gas durante la soldadura por láser para proteger el área de soldadura.
Controle la temperatura, mejore la calidad de la soldadura y proteja el sistema óptico.
Elegir el tipo de gas y los parámetros de suministro apropiados son factores importantes para garantizar un eficiente.
Y proceso de soldadura por láser estable y obteniendo resultados de soldadura de alta calidad.
1. Protección de las áreas de soldadura
Durante el proceso de soldadura por láser, el área de soldadura está expuesta al entorno externo y se ve fácilmente afectado por oxígeno y otros gases en el aire.
El oxígeno desencadena reacciones de oxidación que pueden conducir a una menor calidad de soldadura y la creación de poros e inclusiones. La soldadura puede protegerse efectivamente de la contaminación del oxígeno suministrando un gas apropiado, generalmente un gas inerte como el argón, al área de soldadura.
2. Control de calor
La selección y el suministro de gas pueden ayudar a controlar la temperatura del área de soldadura. Al ajustar el caudal y el tipo de gas, la velocidad de enfriamiento del área de soldadura puede verse afectada. Esto es importante para controlar la zona afectada por el calor (HAZ) durante la soldadura y reducir la distorsión térmica.
3. Calidad de soldadura mejorada
Algunos gases auxiliares, como oxígeno o nitrógeno, pueden mejorar la calidad y el rendimiento de las soldaduras. Por ejemplo, agregar oxígeno puede mejorar la penetración de la soldadura y aumentar la velocidad de soldadura, al tiempo que afecta la forma y la profundidad de la soldadura.
4. Enfriamiento de gas
En la soldadura por láser, el área de soldadura generalmente se ve afectada por altas temperaturas. El uso de un sistema de enfriamiento de gas puede ayudar a controlar la temperatura del área de soldadura y evitar el sobrecalentamiento. Esto es esencial para reducir el estrés térmico en el área de soldadura y mejorar la calidad de la soldadura.
Soldadura de haz láser automatizada
5. Protección de gas de los sistemas ópticos
El haz láser se centra en el área de soldadura a través de un sistema óptico.
Durante el proceso de soldadura, el material fundido y los aerosoles generados pueden contaminar componentes ópticos.
Al introducir gases en el área de soldadura, el riesgo de contaminación se reduce y la vida útil del sistema óptico se extiende.
¿Qué gases se usan en la soldadura por láser?
En la soldadura por láser, el gas puede aislar el aire de la placa de soldadura y evitar que reaccione con el aire. De esta manera, la superficie de soldadura de la placa de metal será más blanca y más hermosa. El uso de gas también protege las lentes del polvo de soldadura. Por lo general, se utilizan los siguientes gases:
1. Gas protector:
Los gases de protección, a veces llamados "gases inertes", juegan un papel importante en el proceso de soldadura por láser. Los procesos de soldadura con láser a menudo usan gases inertes para proteger la piscina de soldadura. Los gases protectores comúnmente utilizados en la soldadura por láser incluyen principalmente argón y neón. Sus propiedades físicas y químicas son diferentes, por lo que sus efectos en la soldadura también son diferentes.
Gas protector:Argón
El argón es uno de los gases inertes más utilizados.
Tiene un alto grado de ionización bajo la acción del láser, que no es propicio para controlar la formación de nubes de plasma, que tendrá un cierto impacto en el uso efectivo de los láseres.
La naturaleza inerte del argón lo mantiene fuera del proceso de soldadura, mientras que también disipa bien el calor, lo que ayuda a controlar la temperatura en el área de soldadura.
Gas protector:Neón
El neón a menudo se usa como un gas inerte, similar al argón, y se usa principalmente para proteger el área de soldadura del oxígeno y otros contaminantes en el entorno externo.
Es importante tener en cuenta que el neón no es adecuado para todas las aplicaciones de soldadura por láser.
Se usa principalmente para algunas tareas especiales de soldadura, como soldar materiales más gruesos o cuando se requieren costuras de soldadura más profundas.
2. Gas auxiliar:
Durante el proceso de soldadura por láser, además del gas protector principal, los gases auxiliares también se pueden usar para mejorar el rendimiento y la calidad de la soldadura. Los siguientes son algunos gases auxiliares comunes utilizados en la soldadura por láser.
Gas auxiliar:Oxígeno
El oxígeno se usa comúnmente como gas de asistencia y se puede usar para aumentar la profundidad del calor y la soldadura durante la soldadura.
Agregar oxígeno puede aumentar la velocidad de soldadura y la penetración, pero debe controlarse cuidadosamente para evitar el exceso de oxígeno que causa problemas de oxidación.
Gas auxiliar:Mezcla de hidrógeno/ hidrógeno
El hidrógeno mejora la calidad de las soldaduras y reduce la formación de porosidad.
Las mezclas de argón e hidrógeno se utilizan en algunas aplicaciones especiales, como la soldadura de acero inoxidable. El contenido de hidrógeno de la mezcla generalmente varía del 2% al 15%.
Gas protector:Nitrógeno
El nitrógeno también se usa a menudo como un gas auxiliar en la soldadura por láser.
La energía de ionización del nitrógeno es moderada, más alta que el argón y más baja que el hidrógeno.
El grado de ionización generalmente está bajo la acción de un láser. Puede reducir mejor la formación de nubes de plasma, proporcionar soldaduras y apariencia de mayor calidad, y reducir el impacto del oxígeno en las soldaduras.
El nitrógeno también se puede utilizar para controlar la temperatura del área de soldadura y reducir la formación de burbujas y poros.
Gas protector:Helio
El helio generalmente se usa para la soldadura por láser de alta potencia porque tiene baja conductividad térmica y no se ioniza fácilmente, lo que permite que el láser pase suavemente y la energía del haz alcanza la superficie de la pieza de trabajo sin ningún obstáculo.
Conductor a la soldadura de mayor potencia. El helio también se puede utilizar para mejorar la calidad de la soldadura y controlar las temperaturas de soldadura. Este es el gas de protección más efectivo utilizado en la soldadura por láser, pero es relativamente costoso.
3. Gas de enfriamiento:
El gas de enfriamiento a menudo se usa durante la soldadura por láser para controlar la temperatura del área de soldadura, evitar el sobrecalentamiento y mantener la calidad de la soldadura. Los siguientes son algunos gases de enfriamiento de uso común:
Gas de enfriamiento/ medio:Agua
El agua es un medio de enfriamiento común que a menudo se usa para enfriar generadores láser y sistemas ópticos de soldadura por láser.
Los sistemas de enfriamiento de agua pueden ayudar a mantener una temperatura estable del generador láser y los componentes ópticos para garantizar la estabilidad y el rendimiento del haz láser.
Gas de enfriamiento/ medio:Gases atmosféricos
En algunos procesos de soldadura por láser, los gases atmosféricos ambientales se pueden usar para enfriar.
Por ejemplo, en el sistema óptico de un generador láser, el gas atmósfera circundante puede proporcionar un efecto de enfriamiento.
Gas de enfriamiento/ medio:Gases inerte
Los gases inerte como el argón y el nitrógeno también se pueden usar como gases de enfriamiento.
Tienen una conductividad térmica más baja y pueden usarse para controlar la temperatura del área de soldadura y reducir la zona afectada por el calor (HAZ).
Gas de enfriamiento/ medio:Nitrógeno líquido
El nitrógeno líquido es un medio de enfriamiento de temperatura extremadamente baja que puede usarse para soldadura láser de alta potencia.
Proporciona un efecto de enfriamiento muy efectivo y garantiza el control de la temperatura en el área de soldadura.
4. Gas mixta:
Las mezclas de gas se usan comúnmente en la soldadura para optimizar varios aspectos del proceso, como la velocidad de soldadura, la profundidad de penetración y la estabilidad del arco. Hay dos tipos principales de mezclas de gas: mezclas binarias y ternarias.
Mezclas de gas binarias:Argón + oxígeno
Agregar una pequeña cantidad de oxígeno al argón mejora la estabilidad del arco, refina la piscina de soldadura y aumenta la velocidad de soldadura. Esta mezcla se usa comúnmente para soldar acero al carbono, acero de baja aleación y acero inoxidable.
Mezclas de gas binarias:Argón + dióxido de carbono
La adición de Co₂ a argón aumenta la resistencia a la soldadura y la resistencia a la corrosión al tiempo que reduce las salpicaduras. Esta mezcla a menudo se usa para soldar acero al carbono y acero inoxidable.
Mezclas de gas binarias:Argón + hidrógeno
El hidrógeno aumenta la temperatura del arco, mejora la velocidad de soldadura y reduce los defectos de soldadura. Es especialmente útil para soldar aleaciones a base de níquel y acero inoxidable.
Mezclas de gas ternario:Argón + oxígeno + dióxido de carbono
Esta mezcla combina los beneficios de las mezclas de argón-oxígeno y argón-Co₂. Reduce las salpicaduras, mejora la fluidez de la piscina de soldadura y mejora la calidad de la soldadura. Se usa ampliamente para soldar varios espesores de acero al carbono, acero de baja aleación y acero inoxidable.
Mezclas de gas ternario:Argón + helio + dióxido de carbono
Esta mezcla ayuda a mejorar la estabilidad del arco, aumenta la temperatura de la piscina de soldadura y mejora la velocidad de soldadura. Se usa en soldadura por arco de cortocircuito y aplicaciones de soldadura pesada, que ofrece un mejor control sobre la oxidación.
Selección de gas en diferentes aplicaciones
Soldadura por láser de mano
En diferentes aplicaciones de soldadura por láser, elegir el gas apropiado es crucial, porque diferentes combinaciones de gas pueden producir diferentes calidad de soldadura, velocidad y eficiencia. Aquí hay algunas pautas para ayudarlo a elegir el gas adecuado para su aplicación específica:
Tipo de material de soldadura:
Acero inoxidabletípicamente usaMezcla de argón o argón/hidrógeno.
Aleaciones de aluminio y aluminioa menudo usadoArgón puro.
Aleaciones de titanioa menudo usadoNitrógeno.
Aceros al alto carbonoa menudo usadoOxígeno como gas auxiliar.
Velocidad de soldadura y pentración:
Si se requiere una mayor velocidad de soldadura o una penetración de soldadura más profunda, se puede ajustar la combinación de gas. Agregar oxígeno a menudo mejora la velocidad y la penetración, pero debe controlarse cuidadosamente para evitar problemas de oxidación.
Control de la zona afectada por calor (HAZ):
Dependiendo del material que se limpie, se pueden generar desechos peligrosos que requieren procedimientos de manejo especiales durante el proceso de limpieza. Esto puede aumentar el costo general del proceso de limpieza con láser.
Calidad de soldadura:
Algunas combinaciones de gas pueden mejorar la calidad y la apariencia de soldaduras. Por ejemplo, el nitrógeno puede proporcionar una mejor apariencia y calidad de la superficie.
Control de poros y burbujas:
Para las aplicaciones que requieren soldaduras de muy alta calidad, se debe prestar especial atención a la formación de poros y burbujas. La selección adecuada de gas puede reducir el riesgo de estos defectos.
Consideraciones de equipos y costos:
La selección de gas también está influenciada por el tipo de equipo y el costo. Algunos gases pueden requerir sistemas de suministro especiales o costos más altos.
Para aplicaciones específicas, se recomienda trabajar con un ingeniero de soldadura o un fabricante profesional de equipos de soldadura con láser para obtener asesoramiento profesional y optimizar el proceso de soldadura.
Por lo general, se requiere cierta experimentación y optimización antes de seleccionar la combinación de gas final.
Dependiendo de la aplicación específica, se pueden intentar diferentes combinaciones de gas y parámetros para encontrar las condiciones de soldadura óptimas.
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Resumir
En resumen, la soldadura por láser debe usar gas para proteger las áreas de soldadura, la temperatura de control, mejorar la calidad de la soldadura y proteger los sistemas ópticos. Seleccionar los tipos de gas y los parámetros de suministro apropiados es un factor importante para garantizar un proceso de soldadura láser eficiente y estable y obtener resultados de soldadura de alta calidad. Diferentes materiales y aplicaciones pueden requerir diferentes tipos y proporciones mixtas para cumplir con los requisitos de soldadura específicos.
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Tiempo de publicación: enero-13-2025