Comment sélectionner les meilleurs mélanges de gaz pour votre soudage au laser?
Types, avantages et applications
Introduction:
Des choses clés à savoir avant de plonger
Le soudage au laser est une méthode de soudage à haute précision qui utilise un faisceau laser pour faire fondre le matériau de la pièce, puis forme une soudure après refroidissement. Dans le soudage au laser, le gaz joue un rôle clé.
Le gaz protecteur affecte non seulement la formation de coutures de soudage, la qualité des coutures de soudage, la pénétration de la couture du soudage et la largeur de pénétration, mais affecte également directement la qualité et l'efficacité du soudage au laser.
Quels gaz sont nécessaires pour le soudage au laser?Cet article examinera en profondeurL'importance des gaz de soudage au laser, les gaz utilisés et ce qu'ils font.
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Pourquoi le gaz est-il nécessaire pour le soudage au laser?
Soudage du faisceau laser
Pendant le processus de soudage au laser, un faisceau laser à haute densité est axé sur la zone de soudage de la pièce.
Provoquant une fusion instantanée du matériau de surface de la pièce.
Le gaz est requis pendant le soudage au laser pour protéger la zone de soudage.
Contrôlez la température, améliorez la qualité de la soudure et protégez le système optique.
Le choix du type de gaz et des paramètres d'approvisionnement appropriés sont des facteurs importants pour assurer un efficace.
Et le processus de soudage au laser stable et obtenant des résultats de soudage de haute qualité.
1. Protection des zones de soudage
Pendant le processus de soudage au laser, la zone de soudure est exposée à l'environnement externe et est facilement affectée par l'oxygène et d'autres gaz dans l'air.
L'oxygène déclenche des réactions d'oxydation qui peuvent entraîner une réduction de la qualité de la soudure et la création de pores et d'inclusions. La soudure peut être efficacement protégée contre la contamination de l'oxygène en fournissant un gaz approprié, généralement un gaz inerte comme l'argon, à la zone de soudage.
2. Contrôle de la chaleur
La sélection et l'alimentation du gaz peuvent aider à contrôler la température de la zone de soudage. En ajustant le débit et le type de gaz, la vitesse de refroidissement de la zone de soudage peut être affectée. Ceci est important pour contrôler la zone touchée par la chaleur (HAZ) pendant le soudage et réduire la distorsion thermique.
3. Amélioration de la qualité de soudure
Certains gaz auxiliaires, tels que l'oxygène ou l'azote, peuvent améliorer la qualité et les performances des soudures. Par exemple, l'ajout d'oxygène peut améliorer la pénétration de la soudure et augmenter la vitesse de soudage, tout en affectant la forme et la profondeur de la soudure.
4. refroidissement au gaz
Dans le soudage au laser, la zone de soudage est généralement affectée par des températures élevées. L'utilisation d'un système de refroidissement au gaz peut aider à contrôler la température de la zone de soudage et à prévenir la surchauffe. Ceci est essentiel pour réduire la contrainte thermique dans la zone de soudage et améliorer la qualité du soudage.
Soudage automatisé du faisceau laser
5. Protection du gaz des systèmes optiques
Le faisceau laser se concentre sur la zone de soudage via un système optique.
Pendant le processus de soudage, le matériau fondu et les aérosols générés peuvent contaminer les composants optiques.
En introduisant des gaz dans la zone de soudage, le risque de contamination est réduit et la durée de vie du système optique est prolongée.
Quels gaz sont utilisés dans le soudage au laser?
Dans le soudage au laser, le gaz peut isoler l'air de la plaque de soudage et l'empêcher de réagir avec l'air. De cette façon, la surface de soudage de la plaque métallique sera plus blanche et plus belle. L'utilisation du gaz protège également les lentilles contre la poussière de soudage. Habituellement, les gaz suivants sont utilisés:
1. Gas protecteur:
Les gaz de blindage, parfois appelés «gaz inertes», jouent un rôle important dans le processus de soudage au laser. Les processus de soudage au laser utilisent souvent des gaz inertes pour protéger le pool de soudure. Les gaz protecteurs couramment utilisés dans le soudage au laser comprennent principalement l'argon et le néon. Leurs propriétés physiques et chimiques sont différentes, donc leurs effets sur la soudure sont également différents.
Gaz protecteur:Argon
L'argon est l'un des gaz inertes les plus couramment utilisés.
Il a un degré élevé d'ionisation sous l'action du laser, qui n'est pas propice à contrôler la formation de nuages de plasma, ce qui aura un certain impact sur l'utilisation efficace des lasers.
La nature inerte de l'argon le garde hors du processus de soudage, tandis qu'il dissipe également bien la chaleur, aidant à contrôler la température dans la zone de soudage.
Gaz protecteur:Néon
Le néon est souvent utilisé comme gaz inerte, similaire à l'argon, et est principalement utilisé pour protéger la zone de soudage contre l'oxygène et d'autres polluants dans l'environnement externe.
Il est important de noter que le néon ne convient pas à toutes les applications de soudage au laser.
Il est principalement utilisé pour certaines tâches de soudage spéciales, telles que le soudage plus épais ou lorsque des coutures de soudure plus profondes sont nécessaires.
2. Gas auxiliaire:
Pendant le processus de soudage au laser, en plus du gaz protecteur principal, les gaz auxiliaires peuvent également être utilisés pour améliorer les performances et la qualité du soudage. Voici quelques gaz auxiliaires courants utilisés dans le soudage au laser.
Gaz auxiliaire:Oxygène
L'oxygène est couramment utilisé comme gaz d'assistance et peut être utilisé pour augmenter la chaleur et la profondeur de soudure pendant le soudage.
L'ajout d'oxygène peut augmenter la vitesse de soudage et la pénétration, mais doit être soigneusement contrôlé pour éviter l'excès d'oxygène provoquant des problèmes d'oxydation.
Gaz auxiliaire:Mélange d'hydrogène / hydrogène
L'hydrogène améliore la qualité des soudures et réduit la formation de porosité.
Des mélanges d'argon et d'hydrogène sont utilisés dans certaines applications spéciales, telles que le soudage de l'acier inoxydable. La teneur en hydrogène du mélange varie généralement de 2% à 15%.
Gaz protecteur:Azote
L'azote est également souvent utilisé comme gaz auxiliaire dans le soudage au laser.
L'énergie d'ionisation de l'azote est modérée, supérieure à l'argon et inférieure à l'hydrogène.
Le degré d'ionisation est généralement sous l'action d'un laser. Il peut mieux réduire la formation de nuages de plasma, fournir des soudures et l'apparence de meilleure qualité et réduire l'impact de l'oxygène sur les soudures.
L'azote peut également être utilisé pour contrôler la température de la zone de soudage et réduire la formation de bulles et de pores.
Gaz protecteur:Hélium
L'hélium est généralement utilisé pour le soudage au laser haute puissance car il a une faible conductivité thermique et n'est pas facilement ionisé, permettant au laser de passer en douceur et l'énergie du faisceau pour atteindre la surface de la pièce sans aucun obstacle.
Soudage propice à une puissance supérieure. L'hélium peut également être utilisé pour améliorer la qualité de la soudure et contrôler les températures de soudage. Il s'agit du gaz de blindage le plus efficace utilisé dans le soudage au laser, mais il est relativement coûteux.
3. Gas de refroidissement:
Le gaz de refroidissement est souvent utilisé pendant le soudage au laser pour contrôler la température de la zone de soudage, empêcher la surchauffe et maintenir la qualité du soudage. Voici quelques gaz de refroidissement couramment utilisés:
Gaz de refroidissement / milieu:Eau
L'eau est un milieu de refroidissement commun souvent utilisé pour refroidir les générateurs laser et les systèmes optiques de soudage au laser.
Les systèmes de refroidissement par eau peuvent aider à maintenir une température stable du générateur laser et des composants optiques pour assurer la stabilité et les performances du faisceau laser.
Gaz de refroidissement / milieu:Gaz atmosphériques
Dans certains processus de soudage au laser, les gaz atmosphériques ambiants peuvent être utilisés pour le refroidissement.
Par exemple, dans le système optique d'un générateur laser, le gaz atmosphère environnant peut fournir un effet de refroidissement.
Gaz de refroidissement / milieu:Gaz inerte
Les gaz inertes tels que l'argon et l'azote peuvent également être utilisés comme gaz de refroidissement.
Ils ont une conductivité thermique plus faible et peuvent être utilisés pour contrôler la température de la zone de soudage et réduire la zone touchée par la chaleur (HAZ).
Gaz de refroidissement / milieu:Azote liquide
L'azote liquide est un milieu de refroidissement extrêmement à faible température qui peut être utilisé pour le soudage laser extrêmement puissant.
Il fournit un effet de refroidissement très efficace et assure le contrôle de la température dans la zone de soudage.
4. gaz mixte:
Les mélanges à gaz sont couramment utilisés dans le soudage pour optimiser divers aspects du processus, tels que la vitesse de soudage, la profondeur de pénétration et la stabilité de l'arc. Il existe deux principaux types de mélanges de gaz: les mélanges binaires et ternaires.
Mélanges de gaz binaires:Argon + oxygène
L'ajout d'une petite quantité d'oxygène à l'argon améliore la stabilité de l'arc, affine le pool de soudure et augmente la vitesse de soudage. Ce mélange est couramment utilisé pour souder l'acier au carbone, l'acier à faible alliage et l'acier inoxydable.
Mélanges de gaz binaires:Argon + dioxyde de carbone
L'ajout de CO₂ à l'argon augmente la résistance du soudage et la résistance à la corrosion tout en réduisant les éclaboussures. Ce mélange est souvent utilisé pour souder l'acier au carbone et l'acier inoxydable.
Mélanges de gaz binaires:Argon + hydrogène
L'hydrogène augmente la température de l'arc, améliore la vitesse de soudage et réduit les défauts de soudage. Il est particulièrement utile pour souder les alliages à base de nickel et l'acier inoxydable.
Mélanges de gaz ternaires:Argon + oxygène + dioxyde de carbone
Ce mélange combine les avantages des mélanges argon-oxygène et argon-co₂. Il réduit les éclaboussures, améliore la fluidité du pool de soudure et améliore la qualité de la soudure. Il est largement utilisé pour souder diverses épaisseurs d'acier au carbone, d'acier à faible alliage et d'acier inoxydable.
Mélanges de gaz ternaires:Argon + hélium + dioxyde de carbone
Ce mélange aide à améliorer la stabilité de l'arc, augmente la température du pool de soudure et améliore la vitesse de soudage. Il est utilisé dans le soudage à l'arc court-circuit et les applications de soudage lourdes, offrant un meilleur contrôle sur l'oxydation.
Sélection de gaz dans différentes applications
Soudage laser à main
Dans différentes applications de soudage au laser, le choix du gaz approprié est crucial, car différentes combinaisons de gaz peuvent produire une qualité, une vitesse et une efficacité de soudage différents. Voici quelques directives pour vous aider à choisir le bon gaz pour votre application spécifique:
Type de matériel de soudage:
Acier inoxydableutilise généralementMélange d'argon ou d'argon / hydrogène.
Alliages en aluminium et en aluminiumUtilisez souventArgon pur.
Alliages en titaneUtilisez souventAzote.
Les aciers à haute teneur en carboneUtilisez souventL'oxygène comme gaz auxiliaire.
Vitesse de soudage et pentration:
Si une vitesse de soudage plus élevée ou une pénétration de soudage plus profonde est nécessaire, la combinaison de gaz peut être ajustée. L'ajout d'oxygène améliore souvent la vitesse et la pénétration, mais doit être soigneusement contrôlé pour éviter les problèmes d'oxydation.
Contrôle de la zone affectée par la chaleur (HAZ):
Selon les matériaux nettoyés, les déchets dangereux qui nécessitent des procédures de manipulation spéciaux peuvent être générés pendant le processus de nettoyage. Cela peut ajouter au coût global du processus de nettoyage au laser.
Qualité de soudure:
Certaines combinaisons de gaz peuvent améliorer la qualité et l'apparence des soudures. Par exemple, l'azote peut fournir une meilleure apparence et une meilleure qualité de surface.
Contrôle des pores et des bulles:
Pour les applications qui nécessitent des soudures de très haute qualité, une attention particulière doit être accordée à la formation de pores et de bulles. Une bonne sélection de gaz peut réduire le risque de ces défauts.
Considérations d'équipement et de coûts:
La sélection du gaz est également influencée par le type d'équipement et le coût. Certains gaz peuvent nécessiter des systèmes d'approvisionnement spéciaux ou des coûts plus élevés.
Pour des applications spécifiques, il est recommandé de travailler avec un ingénieur de soudage ou un fabricant professionnel d'équipement de soudage laser pour obtenir des conseils professionnels et optimiser le processus de soudage.
Une certaine expérimentation et optimisation sont généralement nécessaires avant la sélection de la combinaison de gaz finale.
Selon l'application spécifique, différentes combinaisons de gaz et paramètres peuvent être essayés de trouver les conditions de soudage optimales.
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Résumer
En bref, le soudage au laser doit utiliser le gaz pour protéger les zones de soudage, contrôler la température, améliorer la qualité de la soudure et protéger les systèmes optiques. La sélection des types de gaz et des paramètres d'alimentation appropriés est un facteur important pour garantir un processus de soudage laser efficace et stable et obtenir des résultats de soudage de haute qualité. Différents matériaux et applications peuvent nécessiter différents types et proportions mixtes pour répondre aux exigences de soudage spécifiques.
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Heure du poste: Jan-13-2025