چگونه بهترین مخلوط گاز را برای جوشکاری لیزر خود انتخاب کنیم؟
انواع، مزایا و کاربردها
مقدمه:
نکات کلیدی که قبل از غواصی باید بدانید
جوشکاری لیزری یک روش جوشکاری با دقت بالا است که از پرتو لیزر برای ذوب مواد قطعه کار استفاده میکند و پس از سرد شدن، جوش ایجاد میکند. در جوشکاری لیزری گاز نقش اساسی دارد. گاز محافظ نه تنها بر شکل گیری درز جوشکاری، کیفیت درز جوشکاری، نفوذ درز جوشکاری و عرض نفوذ تاثیر می گذارد، بلکه به طور مستقیم بر کیفیت و کارایی جوش لیزری نیز تاثیر می گذارد.چه گازهایی برای جوشکاری لیزری مورد نیاز است؟این مقاله نگاهی عمیق به آن خواهد داشتاهمیت گازهای جوشکاری لیزری، گازهای مورد استفاده و کارهایی که انجام می دهند. ما نیز توصیه می کنیمبهترین دستگاه جوش لیزریبرای نیازهای شما
در طی فرآیند جوشکاری لیزری، یک پرتو لیزر با چگالی بالا بر روی ناحیه جوش قطعه کار متمرکز شده و باعث ذوب شدن آنی مواد سطح قطعه کار می شود. گاز در حین جوشکاری لیزری برای محافظت از ناحیه جوش، کنترل دما، بهبود کیفیت جوش و محافظت از سیستم نوری مورد نیاز است. انتخاب نوع گاز مناسب و پارامترهای تامین، فاکتورهای مهمی در حصول اطمینان از یک فرآیند جوشکاری لیزری کارآمد و پایدار و به دست آوردن نتایج جوشکاری با کیفیت بالا هستند.
1. حفاظت از مناطق جوش
در طی فرآیند جوشکاری لیزری، ناحیه جوش در معرض محیط خارجی قرار می گیرد و به راحتی تحت تأثیر اکسیژن و سایر گازهای موجود در هوا قرار می گیرد.
اکسیژن باعث واکنش های اکسیداسیون می شود که ممکن است منجر به کاهش کیفیت جوش و ایجاد منافذ و آخال ها شود. جوش را می توان با تامین گاز مناسب، معمولاً یک گاز بی اثر مانند آرگون، به ناحیه جوشکاری به طور موثر در برابر آلودگی اکسیژن محافظت کرد.
2. کنترل حرارت
انتخاب و تامین گاز می تواند به کنترل دمای ناحیه جوشکاری کمک کند. با تنظیم دبی و نوع گاز می توان بر میزان خنک شدن ناحیه جوش تاثیر گذاشت. این برای کنترل منطقه متاثر از حرارت (HAZ) در حین جوشکاری و کاهش اعوجاج حرارتی مهم است.
3. بهبود کیفیت جوش
برخی از گازهای کمکی مانند اکسیژن یا نیتروژن می توانند کیفیت و عملکرد جوش را بهبود بخشند. به عنوان مثال، افزودن اکسیژن می تواند نفوذ جوش را بهبود بخشد و سرعت جوش را افزایش دهد و در عین حال بر شکل و عمق جوش نیز تأثیر بگذارد.
4. خنک کننده گازی
در جوشکاری لیزری معمولاً ناحیه جوش تحت تأثیر دمای بالا قرار می گیرد. استفاده از سیستم خنک کننده گازی می تواند به کنترل دمای محل جوشکاری و جلوگیری از گرمای بیش از حد کمک کند. این برای کاهش تنش حرارتی در ناحیه جوشکاری و بهبود کیفیت جوش ضروری است.
5. حفاظت از گاز سیستم های نوری
پرتو لیزر از طریق یک سیستم نوری بر روی ناحیه جوش متمرکز می شود. در طول فرآیند لحیم کاری، مواد مذاب و ذرات معلق در هوا ممکن است اجزای نوری را آلوده کنند. با وارد کردن گازها به محل جوشکاری، خطر آلودگی کاهش می یابد و عمر سیستم نوری افزایش می یابد.
در جوشکاری لیزری، گاز می تواند هوا را از صفحه جوش جدا کرده و از واکنش آن با هوا جلوگیری کند. به این ترتیب سطح جوش صفحه فلزی سفیدتر و زیباتر می شود. استفاده از گاز همچنین از لنزها در برابر گرد و غبار جوش محافظت می کند. معمولاً از گازهای زیر استفاده می شود:
1. گاز محافظ:
گازهای محافظ که گاهی اوقات «گازهای بی اثر» نامیده می شوند، نقش مهمی در فرآیند جوشکاری لیزر دارند. در فرآیندهای جوشکاری لیزری اغلب از گازهای بی اثر برای محافظت از حوضچه جوش استفاده می شود. گازهای محافظ رایج در جوشکاری لیزری عمدتاً شامل آرگون و نئون است. خواص فیزیکی و شیمیایی آنها متفاوت است، بنابراین اثرات آنها بر روی جوش نیز متفاوت است.
·آرگون: آرگون یکی از متداول ترین گازهای بی اثر است. دارای درجه بالایی از یونیزاسیون تحت عمل لیزر است که برای کنترل تشکیل ابرهای پلاسما مناسب نیست که تأثیر خاصی در استفاده مؤثر از لیزر خواهد داشت. ماهیت بی اثر آرگون آن را از فرآیند لحیم کاری دور نگه می دارد، در حالی که گرما را به خوبی از بین می برد و به کنترل دما در ناحیه لحیم کاری کمک می کند.
·نئون: نئون اغلب به عنوان گاز بی اثر، مشابه آرگون استفاده می شود و عمدتاً برای محافظت از ناحیه جوش در برابر اکسیژن و سایر آلاینده ها در محیط خارجی استفاده می شود. توجه به این نکته ضروری است که نئون برای تمام کاربردهای جوش لیزری مناسب نیست. این عمدتا برای برخی از کارهای جوشکاری خاص، مانند جوشکاری مواد ضخیم تر یا زمانی که نیاز به درزهای جوش عمیق تر است، استفاده می شود.
2. گاز کمکی:
در طول فرآیند جوشکاری لیزر، علاوه بر گاز محافظ اصلی، می توان از گازهای کمکی نیز برای بهبود عملکرد و کیفیت جوش استفاده کرد. در زیر برخی از گازهای کمکی رایج مورد استفاده در جوشکاری لیزری آورده شده است:
· اکسیژن: معمولاً از اکسیژن به عنوان گاز کمکی استفاده می شود و می توان از آن برای افزایش گرما و عمق جوش در حین جوشکاری استفاده کرد. افزودن اکسیژن میتواند سرعت و نفوذ جوشکاری را افزایش دهد، اما باید به دقت کنترل شود تا اکسیژن اضافی باعث مشکلات اکسیداسیون نشود.
· نیتروژن: نیتروژن اغلب به عنوان گاز کمکی در جوشکاری لیزری نیز استفاده می شود. انرژی یونیزاسیون نیتروژن متوسط، بالاتر از آرگون و کمتر از هیدروژن است. درجه یونیزاسیون معمولاً تحت تأثیر لیزر است. بهتر می تواند تشکیل ابرهای پلاسما را کاهش دهد، جوش و ظاهر با کیفیت بالاتری را ارائه دهد و تاثیر اکسیژن بر روی جوش ها را کاهش دهد. همچنین می توان از نیتروژن برای کنترل دمای محل جوشکاری و کاهش تشکیل حباب ها و منافذ استفاده کرد.
· مخلوط هیدروژن/هیدروژن: هیدروژن کیفیت جوش ها را بهبود می بخشد و ایجاد تخلخل را کاهش می دهد. از مخلوط آرگون و هیدروژن در برخی کاربردهای خاص مانند جوشکاری فولاد ضد زنگ استفاده می شود. محتوای هیدروژن مخلوط معمولاً از 2٪ تا 15٪ متغیر است.
·هلیوم: معمولاً برای جوشکاری لیزر پرقدرت از هلیوم استفاده می شود، زیرا رسانایی حرارتی پایینی دارد و به راحتی یونیزه نمی شود و اجازه می دهد لیزر به آرامی عبور کند و انرژی پرتو بدون هیچ مانعی به سطح قطعه کار برسد. منجر به جوشکاری با قدرت بالاتر. همچنین می توان از هلیوم برای بهبود کیفیت جوش و کنترل دمای جوش استفاده کرد. این موثرترین گاز محافظ مورد استفاده در جوشکاری لیزری است، اما نسبتاً گران است.
3. گاز خنک کننده:
گاز خنک کننده اغلب در طول جوشکاری لیزری برای کنترل دمای ناحیه جوش، جلوگیری از گرمای بیش از حد و حفظ کیفیت جوش استفاده می شود. در زیر برخی از گازهای خنک کننده رایج مورد استفاده قرار می گیرند:
·آب: آب یک محیط خنک کننده رایج است که اغلب برای خنک کردن ژنراتورهای لیزری و سیستم های نوری جوش لیزری استفاده می شود. سیستم های خنک کننده آب می توانند به حفظ دمای پایدار ژنراتور لیزر و اجزای نوری برای اطمینان از پایداری و عملکرد پرتو لیزر کمک کنند.
·گازهای جوی: در برخی از فرآیندهای جوشکاری لیزری می توان از گازهای اتمسفر محیطی برای خنک سازی استفاده کرد. به عنوان مثال، در سیستم نوری یک ژنراتور لیزری، گاز اتمسفر اطراف می تواند یک اثر خنک کننده ایجاد کند.
·گازهای بی اثر: گازهای بی اثر مانند آرگون و نیتروژن نیز می توانند به عنوان گازهای خنک کننده استفاده شوند. رسانایی حرارتی کمتری دارند و می توان از آنها برای کنترل دمای ناحیه جوشکاری و کاهش ناحیه متاثر از حرارت (HAZ) استفاده کرد.
·نیتروژن مایع: نیتروژن مایع یک محیط خنک کننده با دمای بسیار پایین است که می تواند برای جوشکاری لیزری با قدرت بسیار بالا استفاده شود. این یک اثر خنک کننده بسیار موثر را فراهم می کند و کنترل دما را در ناحیه جوش تضمین می کند.
4. گاز مخلوط:
مخلوط های گاز معمولاً در جوشکاری برای بهینه سازی جنبه های مختلف فرآیند مانند سرعت جوشکاری، عمق نفوذ و پایداری قوس استفاده می شود. دو نوع اصلی مخلوط گاز وجود دارد: مخلوط های دوتایی و سه تایی.
1. مخلوط های گازی دوتایی:
·آرگون + اکسیژن: افزودن مقدار کمی اکسیژن به آرگون پایداری قوس را بهبود می بخشد، حوضچه جوش را تصفیه می کند و سرعت جوش را افزایش می دهد. این مخلوط معمولاً برای جوشکاری فولاد کربنی، فولاد کم آلیاژ و فولاد ضد زنگ استفاده می شود.
·آرگون + دی اکسید کربن: افزودن CO2 به آرگون استحکام جوش و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می دهد و در عین حال پاشش را کاهش می دهد. این مخلوط اغلب برای جوشکاری فولاد کربنی و فولاد ضد زنگ استفاده می شود.
·آرگون + هیدروژن: هیدروژن باعث افزایش دمای قوس، بهبود سرعت جوشکاری و کاهش عیوب جوشکاری می شود. به ویژه برای جوشکاری آلیاژهای مبتنی بر نیکل و فولاد ضد زنگ مفید است.
2. مخلوط های گازی سه تایی:
·آرگون + اکسیژن + دی اکسید کربن: این مخلوط مزایای هر دو مخلوط آرگون-اکسیژن و آرگون-CO2 را ترکیب می کند. پاشش را کاهش می دهد، سیالیت حوضچه جوش را بهبود می بخشد و کیفیت جوش را افزایش می دهد. این به طور گسترده ای برای جوشکاری ضخامت های مختلف فولاد کربنی، فولاد کم آلیاژ و فولاد ضد زنگ استفاده می شود.
·آرگون + هلیوم + دی اکسید کربن: این مخلوط به بهبود پایداری قوس، افزایش دمای حوضچه جوش و افزایش سرعت جوش کمک می کند. این در جوشکاری قوس کوتاه و کاربردهای جوشکاری سنگین استفاده می شود و کنترل بهتری بر اکسیداسیون ارائه می دهد.
انتخاب گاز در کاربردهای مختلف
در کاربردهای مختلف جوش لیزری، انتخاب گاز مناسب بسیار مهم است، زیرا ترکیب گازهای مختلف می تواند کیفیت، سرعت و کارایی جوش متفاوتی را تولید کند. در اینجا چند دستورالعمل برای کمک به انتخاب گاز مناسب برای کاربرد خاص خود آورده شده است:
نوع مواد جوشکاری:
مواد مختلف به ترکیب گازهای متفاوتی نیاز دارند. به طور کلی.
·فولاد ضد زنگ معمولا از آرگون یا مخلوط آرگون/هیدروژن استفاده می کند.
·آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم اغلب از آرگون خالص استفاده می کنند.
·آلیاژهای تیتانیوم اغلب از نیتروژن استفاده می کنند.
·فولادهای پر کربن اغلب از اکسیژن به عنوان گاز کمکی استفاده می کنند.
سرعت و نفوذ جوش:
اگر سرعت جوش بیشتر یا نفوذ جوش عمیق تر مورد نیاز باشد، ترکیب گاز را می توان تنظیم کرد. افزودن اکسیژن اغلب سرعت و نفوذ را بهبود می بخشد، اما برای جلوگیری از مشکلات اکسیداسیون باید به دقت کنترل شود.
کیفیت جوش:
برخی از ترکیبات گاز می تواند کیفیت و ظاهر جوش را بهبود بخشد. به عنوان مثال، نیتروژن می تواند ظاهر و کیفیت سطح بهتری را ارائه دهد.
کنترل منافذ و حباب:
برای کاربردهایی که نیاز به جوش بسیار باکیفیت دارند، باید توجه ویژه ای به تشکیل منافذ و حباب شود. انتخاب صحیح گاز می تواند خطر این عیوب را کاهش دهد.
کنترل منطقه متاثر از گرما (HAZ):
بسته به ماده ای که تمیز می شود، پسماندهای خطرناکی که نیاز به روش های خاص حمل و نقل دارند ممکن است در طول فرآیند تمیز کردن تولید شوند. این می تواند به هزینه کلی فرآیند تمیز کردن لیزر اضافه کند.
ملاحظات تجهیزات و هزینه:
انتخاب گاز نیز تحت تأثیر نوع تجهیزات و هزینه است. برخی از گازها ممکن است به سیستم های تامین ویژه یا هزینه های بالاتر نیاز داشته باشند.
برای کاربردهای خاص، توصیه می شود با یک مهندس جوش یا یک سازنده تجهیزات جوش لیزری حرفه ای برای دریافت مشاوره حرفه ای و بهینه سازی فرآیند جوشکاری کار کنید. قبل از انتخاب ترکیب نهایی گاز معمولاً مقداری آزمایش و بهینه سازی مورد نیاز است. بسته به کاربرد خاص، ترکیبات و پارامترهای مختلف گاز را می توان برای یافتن شرایط جوشکاری بهینه امتحان کرد.
چیزهایی که باید در مورد آن بدانید: جوشکاری لیزری دستی
دستگاه جوش لیزری توصیه شده
برای بهینه سازی کارهای فلزکاری و پردازش مواد، انتخاب تجهیزات مناسب ضروری است. MimoWork Laser توصیه می کنددستگاه جوش لیزری دستیبرای اتصال دقیق و کارآمد فلز.
ظرفیت و توان بالا برای کاربردهای مختلف جوشکاری
با ظاهر دستگاه فشرده و کوچک، دستگاه جوش لیزری قابل حمل مجهز به تفنگ جوش لیزری دستی متحرک است که برای کاربردهای جوشکاری چند لیزری در هر زاویه و سطحی سبک و راحت است.
انواع اختیاری نازل های جوشکار لیزری و سیستم های تغذیه سیم اتوماتیک، عملیات جوشکاری لیزر را آسان تر می کند و برای مبتدیان مناسب است.
جوشکاری لیزری با سرعت بالا راندمان تولید و خروجی شما را تا حد زیادی افزایش می دهد در حالی که یک اثر جوش لیزری عالی را ممکن می سازد.
خلاصه کنید
به طور خلاصه، جوشکاری لیزری نیاز به استفاده از گاز برای محافظت از نواحی جوشکاری، کنترل دما، بهبود کیفیت جوش و محافظت از سیستم های نوری دارد. انتخاب انواع گاز مناسب و پارامترهای تامین، عامل مهمی در حصول اطمینان از یک فرآیند جوشکاری لیزری کارآمد و پایدار و به دست آوردن نتایج جوشکاری با کیفیت بالا است. مواد و کاربردهای مختلف ممکن است به انواع مختلف و نسبت های مخلوط برای برآوردن نیازهای جوشکاری خاص نیاز داشته باشند.
امروز با ما تماس بگیریدبرای کسب اطلاعات بیشتر در مورد برش های لیزری ما و نحوه بهینه سازی فرآیند تولید برش شما.
شما ممکن است علاقه مند باشید
لینک های مرتبط
آیا ایده ای در مورد دستگاه های جوش لیزری دارید؟
زمان ارسال: ژانویه-13-2025