L'influence du gaz protecteur dans le soudage au laser
Soudeur laser à main
Contenu du chapitre:
▶ Que peut-il obtenir le gaz de bouclier droit pour vous?
▶ Divers types de gaz protecteur
▶ Deux méthodes d'utilisation du gaz protecteur
▶ Comment sélectionner le gaz protecteur approprié?
Soudage laser à main
Effet positif du gaz de bouclier approprié
Dans le soudage au laser, le choix du gaz protecteur peut avoir un impact significatif sur la formation, la qualité, la profondeur et la largeur de la couture de soudure. Dans la grande majorité des cas, l'introduction du gaz protecteur a un effet positif sur la couture de soudure. Cependant, il peut également avoir des effets néfastes. Les effets positifs de l'utilisation du gaz protecteur correct sont les suivants:
1. Protection efficace de la piscine de soudure
Une introduction appropriée de gaz protecteur peut protéger efficacement le pool de soudure de l'oxydation ou même prévenir l'oxydation.
2. Réduction des éclaboussures
L'introduction correcte du gaz protecteur peut réduire efficacement les éclaboussures pendant le processus de soudage.
3. Formation uniforme de la couture de soudure
Une introduction appropriée du gaz protecteur favorise la propagation uniforme de la piscine de soudure pendant la solidification, résultant en une couture de soudure uniforme et esthétique.
4. Augmentation de l'utilisation du laser
L'introduction correcte du gaz protecteur peut réduire efficacement l'effet de blindage des panaches de vapeur métallique ou des nuages de plasma sur le laser, augmentant ainsi l'efficacité du laser.
5. Réduction de la porosité de la soudure
L'introduction correcte du gaz protecteur peut minimiser efficacement la formation de pores de gaz dans la couture de soudure. En sélectionnant le type de gaz, le débit et la méthode d'introduction appropriés, les résultats idéaux peuvent être obtenus.
Cependant,
Une mauvaise utilisation du gaz protecteur peut avoir des effets néfastes sur le soudage. Les effets indésirables comprennent:
1. Détérioration de la couture de soudure
Une mauvaise introduction du gaz protecteur peut entraîner une mauvaise qualité de couture de soudure.
2. Craqueries et propriétés mécaniques réduites
Le choix du mauvais type de gaz peut entraîner des fissures de couture de soudure et une diminution des performances mécaniques.
3. Augmentation de l'oxydation ou des interférences
Le choix du mauvais débit de gaz, qu'il soit trop élevé ou trop faible, peut entraîner une oxydation accrue de la couture de soudure. Il peut également provoquer de graves troubles du métal fondu, entraînant un effondrement ou une formation inégale de la couture de soudure.
4. Protection inadéquate ou impact négatif
Le choix de la mauvaise méthode d'introduction du gaz peut entraîner une protection insuffisante de la couture de soudure ou même avoir un effet négatif sur la formation de la couture de soudure.
5. Influence sur la profondeur de soudure
L'introduction du gaz protecteur peut avoir un certain impact sur la profondeur de la soudure, en particulier dans le soudage à la plaque mince, où elle a tendance à réduire la profondeur de la soudure.
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Types de gaz protecteurs
Les gaz protecteurs couramment utilisés dans le soudage au laser sont l'azote (N2), l'argon (AR) et l'hélium (HE). Ces gaz ont des propriétés physiques et chimiques différentes, ce qui entraîne des effets variables sur la couture de soudure.
1. Azote (N2)
N2 a une énergie d'ionisation modérée, supérieure à l'AR et inférieure à lui. Sous l'action du laser, il ionise à un degré modéré, réduisant efficacement la formation de nuages de plasma et augmentant l'utilisation du laser. Cependant, l'azote peut réagir chimiquement avec des alliages d'aluminium et de l'acier au carbone à certaines températures, formant des nitrures. Cela peut augmenter la fragilité et réduire la ténacité de la couture de soudure, affectant négativement ses propriétés mécaniques. Par conséquent, l'utilisation de l'azote comme gaz protecteur pour les alliages d'aluminium et les soudures en acier au carbone n'est pas recommandée. D'un autre côté, l'azote peut réagir avec l'acier inoxydable, formant des nitrures qui améliorent la résistance de l'articulation de la soudure. Par conséquent, l'azote peut être utilisé comme gaz protecteur pour souder l'acier inoxydable.
2. Gas d'argon (AR)
Le gaz argon a l'énergie d'ionisation la plus faible, résultant en un degré d'ionisation plus élevé sous l'action laser. Ceci est défavorable pour contrôler la formation de nuages de plasma et peut avoir un certain impact sur l'utilisation efficace des lasers. Cependant, l'argon a une très faible réactivité et est peu susceptible de subir des réactions chimiques avec des métaux communs. De plus, l'argon est rentable. De plus, en raison de sa densité élevée, Argon coule au-dessus de la piscine de soudure, offrant une meilleure protection pour la piscine de soudure. Par conséquent, il peut être utilisé comme gaz de blindage conventionnel.
3. Helium Gas (il)
L'hélium gazeux a l'énergie d'ionisation la plus élevée, conduisant à un très faible degré d'ionisation dans l'action laser. Il permet un meilleur contrôle de la formation de nuages de plasma et les lasers peuvent interagir efficacement avec les métaux. De plus, l'hélium a une réactivité très faible et ne subit pas facilement des réactions chimiques avec les métaux, ce qui en fait un excellent gaz pour le blindage de soudure. Cependant, le coût de l'hélium est élevé, il n'est donc généralement pas utilisé dans la production de masse de produits. Il est couramment utilisé dans la recherche scientifique ou pour les produits à grande valeur ajoutée.
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Méthodes d'introduction du gaz de blindage
Actuellement, il existe deux méthodes principales pour l'introduction de gaz de blindage: le soufflage latéral hors axe et le gaz de blindage coaxial, comme le montre respectivement les figures 1 et 2.
Figure 1: Gas de blindage de soufflage côté axe hors axe
Figure 2: gaz de blindage coaxial
Le choix entre les deux méthodes de soufflage dépend de diverses considérations. En général, il est recommandé d'utiliser la méthode de soufflage latéral hors de l'axe pour le gaz de protection.
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Principes pour choisir la méthode d'introduction de gaz de blindage
Premièrement, il est important de préciser que le terme «oxydation» des soudures est une expression familière. En théorie, il fait référence à la détérioration de la qualité de la soudure due aux réactions chimiques entre le métal de soudure et les composants nocifs dans l'air, comme l'oxygène, l'azote et l'hydrogène.
La prévention de l'oxydation de la soudure implique de réduire ou d'éviter le contact entre ces composants nocifs et le métal de soudure à haute température. Cet état à haute température comprend non seulement le métal de piscine de soudure fondu, mais aussi toute la période à partir duquel le métal de soudure est fondu jusqu'à ce que la piscine se solidifie et que sa température diminue en dessous d'un certain seuil.
Par exemple, dans le soudage des alliages de titane, lorsque la température est supérieure à 300 ° C, une absorption rapide de l'hydrogène se produit; Au-dessus de 450 ° C, une absorption rapide de l'oxygène se produit; et au-dessus de 600 ° C, une absorption rapide de l'azote se produit. Par conséquent, une protection efficace est nécessaire pour la soudure en alliage de titane pendant la phase lorsqu'elle se solidifie et que sa température diminue en dessous de 300 ° C pour prévenir l'oxydation. Sur la base de la description ci-dessus, il est clair que le blindage à gaz soufflé doit assurer une protection non seulement au pool de soudure au moment approprié mais également à la région juste solidifiée de la soudure. Par conséquent, la méthode de soufflage latéral hors de l'axe illustré à la figure 1 est généralement préférée car elle offre une gamme de protection plus large par rapport à la méthode de blindage coaxiale illustrée à la figure 2, en particulier pour la région juste solidifiée de la soudure. Cependant, pour certains produits spécifiques, le choix de la méthode doit être fait en fonction de la structure du produit et de la configuration conjointe.
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Sélection spécifique de la méthode d'introduction de gaz de blindage
1. soudure en ligne droite
Si la forme de soudure du produit est droite, comme le montre la figure 3, et que la configuration du joint comprend des joints de bout, des joints de recouvrement, des soudures de filet ou des soudures de pile, la méthode préférée pour ce type de produit est la méthode de soufflage latéral hors de l'axe illustré dans Figure 1.
Figure 3: soudure en ligne droite
2. Soudure de géométrie fermée planaire
Comme le montre la figure 4, la soudure de ce type de produit a une forme planaire fermée, comme une forme de ligne circulaire, polygonale ou multi-segments. Les configurations de joints peuvent inclure des joints de bout, des joints de recouvrement ou des soudures de pile. Pour ce type de produit, la méthode préférée consiste à utiliser le gaz de blindage coaxial illustré à la figure 2.
Figure 4: soudure de géométrie fermée planaire
La sélection de gaz de blindage pour les soudures de géométrie fermées planaires affecte directement la qualité, l'efficacité et le coût de la production de soudage. Cependant, en raison de la diversité des matériaux de soudage, la sélection du gaz de soudage est complexe dans les processus de soudage réels. Il nécessite une considération complète des matériaux de soudage, des méthodes de soudage, des positions de soudage et le résultat de soudage souhaité. La sélection du gaz de soudage le plus approprié peut être déterminée par le biais de tests de soudage pour obtenir des résultats de soudage optimaux.
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Affichage vidéo | Regard pour le soudage laser à main
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Vidéo2 - Soudage laser polyvalent pour diverses exigences
Des questions sur le soudage au laser portable?
Heure du poste: 19 mai 2023