Kuinka valita parhaat kaasuseokset laserhitsaukseen?
Tyypit, edut ja sovellukset
Esittely:
Tärkeimmät asiat ennen sukellusta
Laserhitsaus on erittäin tarkka hitsausmenetelmä, joka sulattaa työkappaleen materiaalin lasersäteellä ja muodostaa sitten hitsin jäähdytyksen jälkeen. Laserhitsauksessa kaasulla on keskeinen rooli. Suojakaasu ei vaikuta vain hitsaussauman muodostumiseen, hitsaussauman laatuun, hitsaussauman tunkeutumiseen ja tunkeutumisleveyteen, vaan se vaikuttaa myös suoraan laserhitsauksen laatuun ja tehokkuuteen.Mitä kaasuja tarvitaan laserhitsaukseen?Tämä artikkeli tarkastelee asiaa perusteellisestilaserhitsauskaasujen merkitys, käytetyt kaasut ja mitä ne tekevät. Suosittelemme myösparas laserhitsauskonetarpeisiisi.
Laserhitsausprosessin aikana suuren energiatiheyden lasersäde kohdistetaan työkappaleen hitsausalueelle, mikä aiheuttaa työkappaleen pintamateriaalin välittömän sulamisen. Laserhitsauksen aikana tarvitaan kaasua suojaamaan hitsausaluetta, säätämään lämpötilaa, parantamaan hitsin laatua ja suojaamaan optista järjestelmää. Sopivan kaasutyypin ja syöttöparametrien valinta ovat tärkeitä tekijöitä tehokkaan ja vakaan laserhitsausprosessin varmistamisessa ja korkealaatuisten hitsaustulosten saavuttamisessa.
1. Hitsausalueiden suojaus
Laserhitsausprosessin aikana hitsausalue altistuu ulkoiselle ympäristölle ja siihen vaikuttaa helposti ilman happi ja muut kaasut.
Happi laukaisee hapetusreaktioita, jotka voivat johtaa hitsin laadun heikkenemiseen ja huokosten ja sulkeumien muodostumiseen. Hitsaus voidaan suojata tehokkaasti happikontaminaatiolta syöttämällä sopivaa kaasua, yleensä inerttiä kaasua, kuten argonia, hitsausalueelle.
2. Lämmönsäätö
Kaasun valinta ja syöttö voivat auttaa hallitsemaan hitsausalueen lämpötilaa. Virtausnopeutta ja kaasun tyyppiä säätämällä voidaan vaikuttaa hitsausalueen jäähtymisnopeuteen. Tämä on tärkeää lämmön vaikutuksen alaisen vyöhykkeen (HAZ) hallitsemiseksi hitsauksen aikana ja lämpövääristymän vähentämiseksi.
3. Parempi hitsin laatu
Jotkut apukaasut, kuten happi tai typpi, voivat parantaa hitsien laatua ja suorituskykyä. Esimerkiksi hapen lisääminen voi parantaa hitsin tunkeutumista ja lisätä hitsausnopeutta, samalla kun se vaikuttaa hitsin muotoon ja syvyyteen.
4. Kaasujäähdytys
Laserhitsauksessa hitsausalueeseen vaikuttavat yleensä korkeat lämpötilat. Kaasujäähdytysjärjestelmän käyttö voi auttaa hallitsemaan hitsausalueen lämpötilaa ja estämään ylikuumenemisen. Tämä on välttämätöntä hitsausalueen lämpöjännityksen vähentämiseksi ja hitsauksen laadun parantamiseksi.
5. Optisten järjestelmien kaasusuojaus
Lasersäde kohdistetaan hitsausalueelle optisen järjestelmän kautta. Juotosprosessin aikana syntyvä sula materiaali ja aerosolit voivat saastuttaa optisia komponentteja. Ohjaamalla kaasuja hitsausalueelle saastumisriski pienenee ja optisen järjestelmän käyttöikää pidennetään.
Laserhitsauksessa kaasu voi eristää ilman hitsauslevystä ja estää sitä reagoimasta ilman kanssa. Näin metallilevyn hitsauspinta on valkoisempi ja kauniimpi. Kaasun käyttö suojaa linssejä myös hitsauspölyltä. Yleensä käytetään seuraavia kaasuja:
1. Suojakaasu:
Suojakaasuilla, joita joskus kutsutaan "inertiksi kaasuksi", on tärkeä rooli laserhitsausprosessissa. Laserhitsausprosesseissa käytetään usein inerttejä kaasuja hitsisulan suojaamiseen. Laserhitsauksessa yleisesti käytettyjä suojakaasuja ovat pääasiassa argon ja neon. Niiden fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ovat erilaiset, joten myös niiden vaikutukset hitsiin ovat erilaisia.
·Argon: Argon on yksi yleisimmin käytetyistä inerteistä kaasuista. Sillä on korkea ionisaatioaste laserin vaikutuksesta, mikä ei edistä plasmapilvien muodostumisen hallintaa, millä on tietty vaikutus laserien tehokkaaseen käyttöön. Argonin inertti luonne pitää sen poissa juotosprosessista, mutta se myös haihduttaa lämpöä hyvin, mikä auttaa hallitsemaan juotosalueen lämpötilaa.
·Neon: Neonia käytetään usein inerttinä kaasuna, samanlaisena kuin argon, ja sitä käytetään pääasiassa suojaamaan hitsausaluetta hapelta ja muilta ulkoisen ympäristön epäpuhtauksilta. On tärkeää huomata, että neon ei sovellu kaikkiin laserhitsaussovelluksiin. Sitä käytetään pääasiassa joihinkin erikoishitsaustehtäviin, kuten paksumpien materiaalien hitsaukseen tai kun tarvitaan syvempiä hitsaussaumoja.
2. Apukaasu:
Laserhitsausprosessin aikana pääsuojakaasun lisäksi voidaan käyttää myös apukaasuja parantamaan hitsauksen suorituskykyä ja laatua. Seuraavassa on joitain yleisiä laserhitsauksessa käytettyjä apukaasuja:
· Happi: Happea käytetään yleisesti apukaasuna, ja sitä voidaan käyttää lisäämään lämpöä ja hitsaussyvyyttä hitsauksen aikana. Hapen lisääminen voi lisätä hitsausnopeutta ja tunkeutumista, mutta sitä on valvottava huolellisesti, jotta ylimääräinen happi ei aiheuta hapettumisongelmia.
· Typpi: Typpeä käytetään usein myös apukaasuna laserhitsauksessa. Typen ionisaatioenergia on kohtalainen, korkeampi kuin argonin ja pienempi kuin vedyn. Ionisaatioaste on yleensä laserin vaikutuksen alainen. Se voi paremmin vähentää plasmapilvien muodostumista, tarjota laadukkaampia hitsejä ja ulkonäköä sekä vähentää hapen vaikutusta hitseihin. Typellä voidaan myös säädellä hitsausalueen lämpötilaa ja vähentää kuplien ja huokosten muodostumista.
· Vety/vetyseos: Vety parantaa hitsien laatua ja vähentää huokoisuuden muodostumista. Argonin ja vedyn seoksia käytetään joissakin erikoissovelluksissa, kuten ruostumattoman teräksen hitsauksessa. Seoksen vetypitoisuus vaihtelee tyypillisesti välillä 2 % - 15 %.
·Helium: Heliumia käytetään yleensä suuritehoiseen laserhitsaukseen, koska sillä on alhainen lämmönjohtavuus ja se ei ole helposti ionisoitunut, jolloin laser kulkee sujuvasti ja säteen energia saavuttaa työkappaleen pinnan ilman esteitä. Mahdollistaa suuremman tehon hitsauksen. Heliumia voidaan käyttää myös hitsin laadun parantamiseen ja hitsauslämpötilojen säätelyyn. Tämä on tehokkain laserhitsauksessa käytetty suojakaasu, mutta se on suhteellisen kallis.
3. Jäähdytyskaasu:
Jäähdytyskaasua käytetään usein laserhitsauksen aikana säätämään hitsausalueen lämpötilaa, estämään ylikuumenemista ja ylläpitämään hitsauksen laatua. Seuraavassa on joitain yleisesti käytettyjä jäähdytyskaasuja:
·Vesi: Vesi on yleinen jäähdytysaine, jota käytetään usein lasergeneraattoreiden ja laserhitsausoptisten järjestelmien jäähdyttämiseen. Vesijäähdytysjärjestelmät voivat auttaa ylläpitämään lasergeneraattorin ja optisten komponenttien vakaata lämpötilaa lasersäteen vakauden ja suorituskyvyn varmistamiseksi.
·Ilmakehän kaasut: Joissakin laserhitsausprosesseissa ympäristön ilmakehän kaasuja voidaan käyttää jäähdytykseen. Esimerkiksi lasergeneraattorin optisessa järjestelmässä ympäröivä kaasu voi tarjota jäähdytysvaikutuksen.
·Inertit kaasut: Inerttejä kaasuja, kuten argonia ja typpeä, voidaan käyttää myös jäähdytyskaasuina. Niillä on alhaisempi lämmönjohtavuus, ja niitä voidaan käyttää hitsausalueen lämpötilan säätämiseen ja lämpövaikutusvyöhykkeen (HAZ) vähentämiseen.
·Nestemäinen typpi: Nestemäinen typpi on erittäin alhaisen lämpötilan jäähdytysväliaine, jota voidaan käyttää erittäin suuritehoiseen laserhitsaukseen. Se tarjoaa erittäin tehokkaan jäähdytysvaikutuksen ja varmistaa lämpötilan hallinnan hitsausalueella.
4. Kaasusekoitus:
Kaasuseoksia käytetään yleisesti hitsauksessa optimoimaan prosessin eri näkökohtia, kuten hitsausnopeutta, tunkeutumissyvyyttä ja valokaaren stabiilisuutta. Kaasuseoksia on kahta päätyyppiä: binääriset ja kolmikomponentit.
1. Binäärikaasuseokset:
·Argon + happi: Pienen määrän happea lisääminen argoniin parantaa kaaren vakautta, jalostaa hitsausallasta ja lisää hitsausnopeutta. Tätä seosta käytetään yleisesti hiiliteräksen, niukkaseosteisen teräksen ja ruostumattoman teräksen hitsaukseen.
·Argon + hiilidioksidi: CO₂:n lisääminen argoniin lisää hitsauslujuutta ja korroosionkestävyyttä samalla, kun se vähentää roiskeita. Tätä seosta käytetään usein hiiliteräksen ja ruostumattoman teräksen hitsaukseen.
·Argon + vety: Vety nostaa valokaaren lämpötilaa, parantaa hitsausnopeutta ja vähentää hitsausvirheitä. Se on erityisen hyödyllinen nikkelipohjaisten metalliseosten ja ruostumattoman teräksen hitsaukseen.
2. Kolmikomponenttiset kaasuseokset:
·Argon + happi + hiilidioksidi: Tämä seos yhdistää sekä argon-happi- että argon-CO₂-seosten edut. Se vähentää roiskeita, parantaa hitsausaltaan juoksevuutta ja parantaa hitsin laatua. Sitä käytetään laajasti eripaksuisten hiiliterästen, niukkaseosteisen teräksen ja ruostumattoman teräksen hitsaukseen.
·Argon + helium + hiilidioksidi: Tämä seos auttaa parantamaan kaaren vakautta, nostaa hitsausaltaan lämpötilaa ja lisää hitsausnopeutta. Sitä käytetään oikosulkukaarihitsauksessa ja raskaissa hitsaussovelluksissa, mikä tarjoaa paremman hapettumisen hallinnan.
Kaasun valinta eri sovelluksissa
Laserhitsauksen eri sovelluksissa oikean kaasun valinta on ratkaisevan tärkeää, koska eri kaasuyhdistelmillä voidaan tuottaa erilaista hitsauksen laatua, nopeutta ja tehokkuutta. Tässä on joitain ohjeita, jotka auttavat sinua valitsemaan oikean kaasun sovellukseesi:
Hitsausmateriaalin tyyppi:
Eri materiaalit vaativat erilaisia kaasuyhdistelmiä. Yleisesti ottaen.
·Ruostumattomassa teräksessä käytetään tyypillisesti argonia tai argon/vetyseosta.
·Alumiinissa ja alumiiniseoksissa käytetään usein puhdasta argonia.
·Titaaniseokset käyttävät usein typpeä.
·Korkeahiiliset teräkset käyttävät usein happea apukaasuna.
Hitsausnopeus ja läpäisy:
Jos tarvitaan suurempaa hitsausnopeutta tai syvempää hitsauksen tunkeutumista, kaasuyhdistelmää voidaan säätää. Hapen lisääminen parantaa usein nopeutta ja tunkeutumista, mutta sitä on valvottava huolellisesti hapettumisongelmien välttämiseksi.
Hitsauksen laatu:
Jotkut kaasuyhdistelmät voivat parantaa hitsien laatua ja ulkonäköä. Esimerkiksi typpi voi tarjota paremman ulkonäön ja pinnan laadun.
Huokosten ja kuplien hallinta:
Erittäin laadukkaita hitsauksia vaativissa sovelluksissa on kiinnitettävä erityistä huomiota huokosten ja kuplien muodostumiseen. Oikea kaasun valinta voi vähentää näiden vikojen riskiä.
Lämmön vaikutusalueen hallinta (HAZ):
Puhdistettavasta materiaalista riippuen voi puhdistuksen aikana syntyä vaarallista jätettä, joka vaatii erityiskäsittelyä. Tämä voi lisätä laserpuhdistusprosessin kokonaiskustannuksia.
Laitteet ja kustannusnäkökohdat:
Kaasun valintaan vaikuttavat myös laitetyyppi ja hinta. Jotkut kaasut saattavat vaatia erityisiä syöttöjärjestelmiä tai korkeampia kustannuksia.
Tietyissä sovelluksissa on suositeltavaa työskennellä hitsausinsinöörin tai ammattimaisen laserhitsauslaitteiden valmistajan kanssa ammattimaisen neuvonnan saamiseksi ja hitsausprosessin optimoimiseksi. Kokeilua ja optimointia tarvitaan yleensä ennen kuin lopullinen kaasuyhdistelmä valitaan. Käyttökohteesta riippuen voidaan kokeilla erilaisia kaasuyhdistelmiä ja parametreja optimaalisten hitsausolosuhteiden löytämiseksi.
Asiat, jotka sinun on tiedettävä: Kädessä pidettävä laserhitsaus
Suositeltu laserhitsauskone
Metallintyöstö- ja materiaalinkäsittelytehtävien optimoimiseksi on tärkeää valita oikeat laitteet. MimoWork Laser suositteleeKädessä pidettävä laserhitsauskoneTarkkaan ja tehokkaaseen metallien liittämiseen.
Suuri kapasiteetti ja teho erilaisiin hitsaussovelluksiin
2000 W:n kädessä pidettävälle laserhitsauskoneelle on ominaista pieni konekoko, mutta kimalteleva hitsauslaatu.
Vakaa kuitulaserlähde ja liitetty kuitukaapeli tarjoavat turvallisen ja tasaisen lasersäteen toimituksen.
Suurella teholla laserhitsauksen avaimenreikä on täydellinen ja mahdollistaa hitsausliitoksen kiinteämmän myös paksulle metallille.
Kompaktin ja pienen koneen ulkonäön ansiosta kannettava laserhitsauskone on varustettu siirrettävällä kädessä pidettävällä laserhitsauspistoolilla, joka on kevyt ja kätevä monilaserhitsaussovelluksiin missä tahansa kulmassa ja pinnalla.
Valinnaiset erityyppiset laserhitsaussuuttimet ja automaattiset langansyöttöjärjestelmät helpottavat laserhitsausta, mikä on ystävällistä aloittelijalle.
Nopea laserhitsaus lisää huomattavasti tuotantosi tehokkuutta ja tuottoa mahdollistaen samalla erinomaisen laserhitsausvaikutuksen.
Tee yhteenveto
Lyhyesti sanottuna laserhitsauksessa on käytettävä kaasua hitsausalueiden suojaamiseen, lämpötilan säätelyyn, hitsin laadun parantamiseen ja optisten järjestelmien suojaamiseen. Sopivien kaasutyyppien ja syöttöparametrien valinta on tärkeä tekijä tehokkaan ja vakaan laserhitsausprosessin varmistamisessa ja korkealaatuisten hitsaustulosten saavuttamisessa. Eri materiaalit ja sovellukset voivat vaatia eri tyyppejä ja sekoitettuja suhteita tiettyjen hitsausvaatimusten täyttämiseksi.
Ota meihin yhteyttä jo tänäänsaadaksesi lisätietoja laserleikkureistamme ja siitä, kuinka ne voivat optimoida leikkaustuotantoprosessisi.
Aiheeseen liittyviä linkkejä
Onko ideoita laserhitsauskoneista?
Postitusaika: 13.1.2025