Kaitsegaasi mõju laserkeevitamisel
Käeshoitav laserkeevitusseade
Peatüki sisu:
▶ Mida saab õige kaitsegaas teile pakkuda?
▶ Erinevat tüüpi kaitsegaasid
▶ Kaks kaitsegaasi kasutamise meetodit
▶ Kuidas valida õiget kaitsegaasi?
Käsilaserkeevitus
Õige kaitsegaasi positiivne mõju
Laserkeevitusel võib kaitsegaasi valik oluliselt mõjutada keevisõmbluse moodustumist, kvaliteeti, sügavust ja laiust. Enamikul juhtudel on kaitsegaasi sisseviimisel keevisõmblusele positiivne mõju. Siiski võib sellel olla ka negatiivseid tagajärgi. Õige kaitsegaasi kasutamise positiivsed mõjud on järgmised:
1. Keevisvanni tõhus kaitse
Kaitsegaasi õige sisseviimine võib keevisvanni tõhusalt oksüdeerumise eest kaitsta või isegi oksüdatsiooni täielikult ära hoida.
2. Pritsimise vähendamine
Õige kaitsegaasi sisestamine võib keevitusprotsessi ajal tõhusalt vähendada pritsimist.
3. Keevisõmbluse ühtlane moodustamine
Kaitsegaasi õige sisseviimine soodustab keevisvanni ühtlast levikut tahkumise ajal, mille tulemuseks on ühtlane ja esteetiliselt meeldiv keevisõmblus.
4. Suurenenud laseri kasutamine
Kaitsegaasi õige sisseviimine võib tõhusalt vähendada metalliaurude või plasmapilvede varjestavat mõju laserile, suurendades seeläbi laseri efektiivsust.
5. Keevisõmbluse poorsuse vähendamine
Kaitsegaasi õige sisseviimine võib tõhusalt minimeerida gaasipooride teket keevisõmbluses. Sobiva gaasitüübi, voolukiiruse ja sisselaskemeetodi valimisel on võimalik saavutada ideaalseid tulemusi.
Siiski
Kaitsegaasi ebaõige kasutamine võib keevitamisele negatiivselt mõjuda. Kahjulike mõjude hulka kuuluvad:
1. Keevisõmbluse riknemine
Kaitsegaasi ebaõige sisseviimine võib põhjustada keevisõmbluse halva kvaliteedi.
2. Pragunemine ja vähenenud mehaanilised omadused
Vale gaasitüübi valimine võib põhjustada keevisõmbluse lõhenemist ja mehaanilise jõudluse vähenemist.
3. Suurenenud oksüdatsioon või interferents
Vale gaasivoolu kiiruse valimine, olgu see liiga suur või liiga madal, võib põhjustada keevisõmbluse suurenenud oksüdeerumist. Samuti võib see põhjustada sulametalli tõsiseid häireid, mille tulemuseks on keevisõmbluse kokkuvarisemine või ebaühtlane moodustumine.
4. Ebapiisav kaitse või negatiivne mõju
Vale gaasi sisestamise meetodi valik võib põhjustada keevisõmbluse ebapiisava kaitse või isegi negatiivselt mõjutada keevisõmbluse moodustumist.
5. Mõju keevisõmbluse sügavusele
Kaitsegaasi sisseviimine võib teatud määral mõjutada keevisõmbluse sügavust, eriti õhukese plaadi keevitamisel, kus see kaldub vähendama keevisõmbluse sügavust.
Käsilaserkeevitus
Kaitsegaaside tüübid
Laserkeevitamisel tavaliselt kasutatavad kaitsegaasid on lämmastik (N2), argoon (Ar) ja heelium (He). Nendel gaasidel on erinevad füüsikalised ja keemilised omadused, mis põhjustavad erinevat mõju keevisõmblusele.
1. Lämmastik (N2)
N2 ionisatsioonienergia on mõõdukas, kõrgem kui Ar ja madalam kui He. Laseri toimel ioniseerub see mõõdukalt, vähendades tõhusalt plasmapilvede teket ja suurendades laseri kasutust. Kuid lämmastik võib teatud temperatuuridel reageerida keemiliselt alumiiniumisulamite ja süsinikterasega, moodustades nitriide. See võib suurendada keevisõmbluse haprust ja vähendada selle tugevust, mõjutades negatiivselt selle mehaanilisi omadusi. Seetõttu ei ole alumiiniumsulamite ja süsinikterasest keevisõmbluste puhul soovitatav kasutada lämmastikku kaitsegaasina. Teisest küljest võib lämmastik reageerida roostevaba terasega, moodustades nitriide, mis suurendavad keevisliite tugevust. Seetõttu saab lämmastikku kasutada kaitsegaasina roostevaba terase keevitamisel.
2. Argoongaas (Ar)
Argoongaasil on suhteliselt madalaim ionisatsioonienergia, mille tulemuseks on suurem ionisatsiooniaste laseri toimel. See on ebasoodne plasmapilvede moodustumise kontrollimiseks ja võib teatud määral mõjutada laserite tõhusat kasutamist. Argooni reaktsioonivõime on aga väga madal ja tõenäoliselt ei toimu selles keemilisi reaktsioone tavaliste metallidega. Lisaks on argoon kulutõhus. Lisaks vajub argoon oma suure tiheduse tõttu keevisvanni kohale, pakkudes keevisvannile paremat kaitset. Seetõttu saab seda kasutada tavapärase kaitsegaasina.
3. Heeliumgaas (He)
Heeliumgaasil on kõrgeim ionisatsioonienergia, mis põhjustab laseri mõjul väga madala ionisatsiooniastme. See võimaldab paremini kontrollida plasmapilvede moodustumist ja laserid saavad metallidega tõhusalt suhelda. Veelgi enam, heelium on väga madala reaktsioonivõimega ja ei allu kergesti keemilistele reaktsioonidele metallidega, mistõttu on see suurepärane gaas keevisõmbluse varjestamiseks. Heeliumi hind on aga kõrge, mistõttu seda toodete masstootmises üldiselt ei kasutata. Seda kasutatakse tavaliselt teadusuuringutes või kõrge lisandväärtusega toodete puhul.
Käsilaserkeevitus
Kaitsegaasi sisseviimise meetodid
Praegu on kaitsegaasi sisseviimiseks kaks peamist meetodit: teljeväline külgpuhumine ja koaksiaalne kaitsegaas, nagu on näidatud vastavalt joonisel 1 ja joonisel 2.
Joonis 1: Teljeväline külgpuhumine kaitsegaas
Joonis 2: Koaksiaalne kaitsegaas
Valik kahe puhumismeetodi vahel sõltub erinevatest kaalutlustest. Üldiselt on kaitsegaasi puhul soovitatav kasutada teljevälist külgpuhumismeetodit.
Käsilaserkeevitus
Kaitsegaasi sisseviimise meetodi valiku põhimõtted
Esiteks on oluline selgitada, et keevisõmbluste termin "oksüdatsioon" on kõnekeelne väljend. Teoreetiliselt viitab see keevisõmbluse kvaliteedi halvenemisele, mis on tingitud keevismetalli ja õhus leiduvate kahjulike komponentide, näiteks hapniku, lämmastiku ja vesiniku vahelisest keemilisest reaktsioonist.
Keevisõmbluse oksüdatsiooni vältimine hõlmab nende kahjulike komponentide ja kõrgtemperatuurse keevismetalli vahelise kokkupuute vähendamist või vältimist. See kõrge temperatuuriga olek ei hõlma mitte ainult sulatatud keevisvanni metalli, vaid ka kogu perioodi keevismetalli sulamisest kuni basseini tahkumiseni ja selle temperatuuri langemiseni alla teatud läve.
Näiteks titaanisulamite keevitamisel, kui temperatuur on üle 300°C, toimub vesiniku kiire neeldumine; üle 450°C toimub kiire hapniku imendumine; ja üle 600°C toimub kiire lämmastiku neeldumine. Seetõttu on titaanisulamist keevisõmblus vaja tõhusat kaitset faasis, mil see tahkub ja selle temperatuur langeb alla 300 °C, et vältida oksüdeerumist. Ülaltoodud kirjelduse põhjal on selge, et puhutav kaitsegaas peab kaitsma mitte ainult keevisvanni sobival ajal, vaid ka keevisõmbluse just tahkunud piirkonda. Seetõttu eelistatakse üldiselt joonisel fig 1 kujutatud teljevälist puhumismeetodit, kuna see pakub laiemat kaitset võrreldes joonisel 2 näidatud koaksiaalvarjestusmeetodiga, eriti just keevisõmbluse äsja tahkunud piirkonna puhul. Teatud konkreetsete toodete puhul tuleb aga meetodi valikul lähtuda toote struktuurist ja liitekonfiguratsioonist.
Käsilaserkeevitus
Kaitsegaasi sisestamise meetodi spetsiifiline valik
1. Sirge keevisõmblus
Kui toote keevisõmbluse kuju on sirge, nagu on näidatud joonisel 3, ja ühenduskonfiguratsioon hõlmab põkk-, põik-, lõike- või virnast keevisõmblusi, on seda tüüpi toodete puhul eelistatud teljeväline puhumismeetod, mis on näidatud joonisel 3. Joonis 1.
Joonis 3: Sirge keevisõmblus
2. Tasapinnaline suletud geomeetria keevisõmblus
Nagu on näidatud joonisel 4, on seda tüüpi toodete keevisõmblus suletud tasapinnaline, näiteks ringikujuline, hulknurkne või mitmesegmendiline joon. Liigeste konfiguratsioonid võivad hõlmata põkkühendusi, vuukühendusi või virnast keevisõmblusi. Seda tüüpi toodete puhul on eelistatud meetodiks kasutada joonisel 2 näidatud koaksiaalset kaitsegaasi.
Joonis 4: Tasapinnaline suletud geomeetriline keevisõmblus
Tasapinnaliste suletud geomeetriaga keevisõmbluste kaitsegaasi valik mõjutab otseselt keevitamise kvaliteeti, tõhusust ja maksumust. Keevitusmaterjalide mitmekesisuse tõttu on aga keevitusgaasi valik tegelikes keevitusprotsessides keeruline. See nõuab keevitusmaterjalide, keevitusmeetodite, keevitusasendite ja soovitud keevitustulemuse igakülgset läbimõtlemist. Sobivaima keevitusgaasi valiku saab kindlaks teha keevitustestide abil, et saavutada optimaalsed keevitustulemused.
Käsilaserkeevitus
Videoekraan | Pilk käeshoitava laserkeevituse kohta
1. video – Lisateave selle kohta, mis on käeshoitav laserkeevitus
Video2 – mitmekülgne laserkeevitus erinevatele nõuetele
Soovitatav käeshoitav laserkeevitusseade
Kas teil on käeshoitava laserkeevituse kohta küsimusi?
Postitusaeg: mai-19-2023