تاثیر گاز محافظ در جوشکاری لیزری

تاثیر گاز محافظ در جوشکاری لیزری

دستگاه جوش لیزری دستی

محتوای فصل:

▶ گاز محافظ مناسب چه چیزی می تواند برای شما به ارمغان بیاورد؟

▶ انواع مختلف گاز محافظ

▶ دو روش استفاده از گاز محافظ

▶ چگونه گاز محافظ مناسب را انتخاب کنیم؟

جوش لیزری دستی

اثر مثبت گاز محافظ مناسب

در جوشکاری لیزری، انتخاب گاز محافظ می تواند تاثیر بسزایی در شکل گیری، کیفیت، عمق و عرض درز جوش داشته باشد. در اکثریت قریب به اتفاق موارد، معرفی گاز محافظ تأثیر مثبتی بر درز جوش دارد. با این حال، می تواند اثرات نامطلوبی نیز داشته باشد. اثرات مثبت استفاده از گاز محافظ صحیح به شرح زیر است:

1. حفاظت موثر از حوضچه جوش

معرفی صحیح گاز محافظ می تواند به طور موثر حوضچه جوش را از اکسیداسیون محافظت کند یا حتی از اکسید شدن به طور کلی جلوگیری کند.

2. کاهش پاشش

معرفی صحیح گاز محافظ می تواند به طور موثر پاشش را در طول فرآیند جوشکاری کاهش دهد.

3. تشکیل یکنواخت درز جوش

معرفی صحیح گاز محافظ باعث گسترش یکنواخت حوضچه جوش در حین انجماد می شود و در نتیجه درز جوش یکنواخت و از نظر زیبایی شناسی دلپذیر ایجاد می شود.

4. افزایش استفاده از لیزر

معرفی صحیح گاز محافظ می تواند به طور موثری اثر محافظتی ستون های بخار فلزی یا ابرهای پلاسما را بر روی لیزر کاهش دهد و در نتیجه کارایی لیزر را افزایش دهد.

5. کاهش تخلخل جوش

معرفی صحیح گاز محافظ می تواند به طور موثری تشکیل منافذ گاز در درز جوش را به حداقل برساند. با انتخاب نوع گاز مناسب، دبی جریان و روش معرفی، می توان به نتایج ایده آل دست یافت.

با این حال،

استفاده نادرست از گاز محافظ می تواند اثرات مضری بر جوشکاری داشته باشد. اثرات نامطلوب عبارتند از:

1. خراب شدن درز جوش

معرفی نادرست گاز محافظ ممکن است منجر به کیفیت پایین درز جوش شود.

2. ترک خوردگی و کاهش خواص مکانیکی

انتخاب نوع گاز اشتباه می تواند منجر به ترک خوردگی درز جوش و کاهش عملکرد مکانیکی شود.

3. افزایش اکسیداسیون یا تداخل

انتخاب نرخ جریان گاز نادرست، چه خیلی زیاد یا خیلی کم، می تواند منجر به افزایش اکسیداسیون درز جوش شود. همچنین می تواند اختلالات شدیدی در فلز مذاب ایجاد کند که در نتیجه آن فرو ریختن یا تشکیل ناهموار درز جوش می شود.

4. حفاظت ناکافی یا تأثیر منفی

انتخاب روش نادرست معرفی گاز می تواند منجر به محافظت ناکافی از درز جوش یا حتی تأثیر منفی بر تشکیل درز جوش شود.

5. تأثیر بر عمق جوش

معرفی گاز محافظ می تواند تأثیر خاصی بر عمق جوش داشته باشد، به خصوص در جوشکاری صفحه نازک، جایی که تمایل به کاهش عمق جوش دارد.

جوش لیزری دستی

انواع گازهای محافظ

گازهای محافظ رایج در جوشکاری لیزری عبارتند از: نیتروژن (N2)، آرگون (Ar) و هلیوم (He). این گازها دارای خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوتی هستند که منجر به اثرات متفاوتی بر روی درز جوش می شود.

1. نیتروژن (N2)

N2 دارای انرژی یونیزاسیون متوسط ​​است، بالاتر از Ar و کمتر از He. تحت تأثیر لیزر، تا حد متوسطی یونیزه می شود و به طور موثر تشکیل ابرهای پلاسما را کاهش می دهد و استفاده از لیزر را افزایش می دهد. با این حال، نیتروژن می تواند با آلیاژهای آلومینیوم و فولاد کربنی در دماهای خاص واکنش شیمیایی داده و نیتریدها را تشکیل دهد. این می تواند شکنندگی را افزایش داده و چقرمگی درز جوش را کاهش دهد و بر خواص مکانیکی آن تأثیر منفی بگذارد. بنابراین استفاده از نیتروژن به عنوان گاز محافظ برای آلیاژهای آلومینیوم و جوش فولاد کربنی توصیه نمی شود. از سوی دیگر، نیتروژن می تواند با فولاد ضد زنگ واکنش داده و نیتریدهایی را تشکیل دهد که استحکام اتصال جوش را افزایش می دهد. بنابراین می توان از نیتروژن به عنوان یک گاز محافظ برای جوشکاری فولاد ضد زنگ استفاده کرد.

2. گاز آرگون (Ar)

گاز آرگون نسبتاً کمترین انرژی یونیزاسیون را دارد و در نتیجه در اثر لیزر درجه یونیزاسیون بالاتری ایجاد می‌شود. این برای کنترل تشکیل ابرهای پلاسما نامطلوب است و می تواند تأثیر خاصی بر استفاده مؤثر از لیزر داشته باشد. با این حال، آرگون واکنش پذیری بسیار کمی دارد و بعید است که با فلزات رایج واکنش های شیمیایی انجام دهد. علاوه بر این، آرگون مقرون به صرفه است. علاوه بر این، به دلیل چگالی بالا، آرگون در بالای حوضچه جوش فرو می‌رود و محافظت بهتری برای حوضچه جوش ایجاد می‌کند. بنابراین می توان از آن به عنوان یک گاز محافظ معمولی استفاده کرد.

3. گاز هلیوم (او)

گاز هلیوم دارای بالاترین انرژی یونیزاسیون است که منجر به درجه یونیزاسیون بسیار پایین تحت عمل لیزر می شود. این امکان کنترل بهتر تشکیل ابرهای پلاسما را فراهم می کند و لیزرها می توانند به طور موثر با فلزات تعامل داشته باشند. علاوه بر این، هلیوم واکنش پذیری بسیار پایینی دارد و به آسانی تحت واکنش های شیمیایی با فلزات قرار نمی گیرد و آن را به گازی عالی برای محافظ جوش تبدیل می کند. با این حال، هزینه هلیوم بالا است، بنابراین به طور کلی در تولید انبوه محصولات استفاده نمی شود. معمولاً در تحقیقات علمی یا برای محصولات با ارزش افزوده بالا استفاده می شود.

جوش لیزری دستی

روشهای معرفی گاز محافظ

در حال حاضر دو روش اصلی برای معرفی گاز محافظ وجود دارد: دمیدن جانبی خارج از محور و گاز محافظ کواکسیال که به ترتیب در شکل 1 و شکل 2 نشان داده شده است.

لیزر-جوشکاری-گاز-خارج از محور

شکل 1: گاز محافظ جانبی دمنده خارج از محور

لیزر-جوشکاری-گاز-کواکسیال

شکل 2: گاز محافظ کواکسیال

انتخاب بین دو روش دمیدن به ملاحظات مختلفی بستگی دارد. به طور کلی استفاده از روش دمیدن جانبی خارج از محور برای گاز محافظ توصیه می شود.

جوش لیزری دستی

اصول انتخاب روش معرفی گاز محافظ

در ابتدا، مهم است که توضیح دهیم که اصطلاح "اکسیداسیون" جوش ها یک عبارت محاوره ای است. در تئوری، به کاهش کیفیت جوش به دلیل واکنش های شیمیایی بین فلز جوش و اجزای مضر موجود در هوا مانند اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن اشاره دارد.

جلوگیری از اکسیداسیون جوش شامل کاهش یا اجتناب از تماس بین این اجزای مضر و فلز جوش در دمای بالا است. این حالت در دمای بالا نه تنها فلز حوضچه جوش مذاب را شامل می شود، بلکه کل دوره از زمانی که فلز جوش ذوب می شود تا زمانی که حوض جامد می شود و دمای آن به زیر یک آستانه معین کاهش می یابد را نیز شامل می شود.

لیزر-جوشکاری-انواع-فرآیند-جوشکاری

به عنوان مثال، در جوشکاری آلیاژهای تیتانیوم، زمانی که دما بالاتر از 300 درجه سانتیگراد است، جذب هیدروژن سریع اتفاق می افتد. بالاتر از 450 درجه سانتیگراد، جذب سریع اکسیژن رخ می دهد. و بالاتر از 600 درجه سانتیگراد، جذب سریع نیتروژن اتفاق می افتد. بنابراین، برای جلوگیری از اکسید شدن، حفاظت موثری برای جوش آلیاژ تیتانیوم در طول فازی که جامد می شود و دمای آن به زیر 300 درجه سانتی گراد کاهش می یابد، مورد نیاز است. بر اساس توضیحات بالا، واضح است که گاز محافظ دمیده شده باید نه تنها از حوضچه جوش در زمان مناسب محافظت کند، بلکه از ناحیه تازه جامد شده جوش نیز محافظت کند. از این رو، روش دمیدن جانبی خارج از محور نشان داده شده در شکل 1 به طور کلی ترجیح داده می شود، زیرا در مقایسه با روش محافظ کواکسیال نشان داده شده در شکل 2، به ویژه برای ناحیه جوش که تازه جامد شده است، محدوده حفاظتی وسیع تری را ارائه می دهد. با این حال، برای برخی محصولات خاص، انتخاب روش باید بر اساس ساختار محصول و پیکربندی مشترک انجام شود.

جوش لیزری دستی

انتخاب خاص روش معرفی گاز محافظ

1. جوش مستقیم

اگر شکل جوش محصول صاف باشد، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، و پیکربندی اتصال شامل اتصالات لب به لب، اتصالات لبه، جوش های فیله ای یا جوش های پشته ای باشد، روش ترجیحی برای این نوع محصول، روش دمیدن جانبی خارج از محور است که در شکل نشان داده شده است. شکل 1.

لیزر-جوش-درز-04
لیزر-جوش-درز-04

شکل 3: جوش خط مستقیم

2. جوش هندسه محصور مسطح

همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، جوش در این نوع محصول دارای شکل مسطح بسته مانند شکل خط دایره ای، چند ضلعی یا چند قطعه ای است. پیکربندی اتصال می تواند شامل اتصالات لب به لب، اتصالات لبه یا جوش های پشته ای باشد. برای این نوع محصول، روش ترجیحی استفاده از گاز محافظ کواکسیال نشان داده شده در شکل 2 است.

لیزر-جوش-درز-01
لیزر-جوش-درز-02
لیزر-جوش-درز-03

شکل 4: جوش هندسی محصور مسطح

انتخاب گاز محافظ برای جوش های هندسی محصور مسطح به طور مستقیم بر کیفیت، کارایی و هزینه تولید جوش تاثیر می گذارد. با این حال، به دلیل تنوع مواد جوشکاری، انتخاب گاز جوشکاری در فرآیندهای واقعی جوشکاری پیچیده است. این نیاز به بررسی همه جانبه مواد جوشکاری، روشهای جوشکاری، موقعیتهای جوشکاری و نتیجه جوشکاری مطلوب دارد. انتخاب مناسب ترین گاز جوشکاری را می توان از طریق آزمایش های جوش برای دستیابی به نتایج جوشکاری بهینه تعیین کرد.

جوش لیزری دستی

نمایش ویدیو | نگاهی به جوشکاری لیزری دستی

ویدئو 1 - در مورد دستگاه جوش لیزری دستی بیشتر بدانید

Video2 - جوشکاری لیزری همه کاره برای نیازهای مختلف

آیا در مورد جوشکاری لیزری دستی سوالی دارید؟


زمان ارسال: مه-19-2023

پیام خود را برای ما ارسال کنید:

پیام خود را اینجا بنویسید و برای ما ارسال کنید