Lasersko zavarivanje uglavnom je usmjereno na poboljšanje učinkovitosti i kvalitete zavarivanja tankostijenih materijala i preciznih dijelova. Danas nećemo govoriti o prednostima laserskog zavarivanja, već ćemo se usredotočiti na to kako pravilno koristiti zaštitne plinove za lasersko zavarivanje.
Zašto koristiti zaštitni plin za lasersko zavarivanje?
Kod laserskog zavarivanja, zaštitni plin će utjecati na oblikovanje zavara, kvalitetu zavara, dubinu zavara i širinu zavara. U većini slučajeva, upuhivanje potpomognutog plina imat će pozitivan učinak na zavar, ali može donijeti i negativne učinke.
Kada pravilno pušete zaštitni plin, to će vam pomoći:
✦Učinkovito zaštitite zavarivačku kupku kako biste smanjili ili čak izbjegli oksidaciju
✦Učinkovito smanjite prskanje nastalo tijekom procesa zavarivanja
✦Učinkovito smanjuje pore zavara
✦Pomozite da se zavarivačka kupka ravnomjerno rasporedi prilikom skrućivanja, tako da zavar ima čist i gladak rub
✦Zaštitni učinak metalne pare ili plazma oblaka na laser je učinkovito smanjen, a efektivna stopa iskorištenja lasera je povećana.
Sve dokvrsta zaštitnog plina, protok plina i odabir načina puhanjasu točni, možete postići idealan učinak zavarivanja. Međutim, neispravna upotreba zaštitnog plina također može negativno utjecati na zavarivanje. Korištenje pogrešne vrste zaštitnog plina može dovesti do pucketanja u zavaru ili smanjiti mehanička svojstva zavara. Previsoka ili preniska brzina protoka plina može dovesti do ozbiljnije oksidacije zavara i ozbiljnih vanjskih smetnji metalnog materijala unutar zavarivačke kupke, što rezultira urušavanjem zavara ili neravnomjernim oblikovanjem.
Vrste zaštitnog plina
Uobičajeno korišteni zaštitni plinovi kod laserskog zavarivanja uglavnom su N2, Ar i He. Njihova fizikalna i kemijska svojstva su različita, pa su i njihovi učinci na zavare također različiti.
Dušik (N2)
Energija ionizacije N2 je umjerena, viša od one Ar i niža od one He. Pod zračenjem lasera, stupanj ionizacije N2 ostaje na ravnomjernoj vrijednosti, što može bolje smanjiti stvaranje plazmatskog oblaka i povećati efektivnu stopu iskorištenja lasera. Dušik može reagirati s aluminijskom legurom i ugljičnim čelikom na određenoj temperaturi stvarajući nitride, što će poboljšati krhkost zavara i smanjiti žilavost, te imati veliki negativan utjecaj na mehanička svojstva zavarenih spojeva. Stoga se ne preporučuje korištenje dušika pri zavarivanju aluminijske legure i ugljičnog čelika.
Međutim, kemijska reakcija između dušika i nehrđajućeg čelika koju generira dušik može poboljšati čvrstoću zavarenog spoja, što će biti korisno za poboljšanje mehaničkih svojstava zavara, pa se za zavarivanje nehrđajućeg čelika dušik može koristiti kao zaštitni plin.
Argon (Ar)
Energija ionizacije argona je relativno niska, a stupanj ionizacije povećava se pod djelovanjem lasera. Argon, kao zaštitni plin, ne može učinkovito kontrolirati stvaranje oblaka plazme, što smanjuje efektivnu stopu iskorištenja laserskog zavarivanja. Postavlja se pitanje: je li argon loš kandidat za upotrebu kao zaštitni plin pri zavarivanju? Odgovor je ne. Budući da je argon inertni plin, teško reagira s većinom metala, a Ar je jeftin za korištenje. Osim toga, gustoća Ar je velika, što pogoduje slijevanju na površinu rastaljene kupke za zavarivanje i može je bolje zaštititi, pa se argon može koristiti kao konvencionalni zaštitni plin.
Helij (He)
Za razliku od argona, helij ima relativno visoku energiju ionizacije koja može lako kontrolirati stvaranje oblaka plazme. Istovremeno, helij ne reagira ni s jednim metalom. To je zaista dobar izbor za lasersko zavarivanje. Jedini problem je što je helij relativno skup. Za proizvođače koji proizvode metalne proizvode za masovnu proizvodnju, helij će znatno povećati troškove proizvodnje. Stoga se helij općenito koristi u znanstvenim istraživanjima ili proizvodima s vrlo visokom dodanom vrijednošću.
Kako upuhati zaštitni plin?
Prije svega, treba biti jasno da je takozvana "oksidacija" zavara samo uobičajeni naziv koji se teoretski odnosi na kemijsku reakciju između zavara i štetnih komponenti u zraku, što dovodi do propadanja zavara. Uobičajeno je da metal zavara reagira s kisikom, dušikom i vodikom u zraku na određenoj temperaturi.
Kako bi se spriječila "oksidacija" zavara, potrebno je smanjiti ili izbjeći kontakt između takvih štetnih komponenti i metala zavara pod visokom temperaturom, koja se ne nalazi samo u rastaljenom metalu kupke, već u cijelom razdoblju od trenutka kada se metal zavara otopi do trenutka kada se rastaljeni metal kupke stvrdne i njegova temperatura padne na određenu temperaturu.
Dva glavna načina upuhivanja zaštitnog plina
▶Jedan puše zaštitni plin na bočnoj osi, kao što je prikazano na slici 1.
▶Druga je koaksijalna metoda upuhivanja, kao što je prikazano na slici 2.
Slika 1.
Slika 2.
Konkretan izbor dviju metoda upuhivanja sveobuhvatno je razmatranje mnogih aspekata. Općenito se preporučuje korištenje bočnog upuhivanja zaštitnog plina.
Neki primjeri laserskog zavarivanja
1. Ravno zavarivanje perlom/linijom
Kao što je prikazano na slici 3, oblik zavara proizvoda je linearan, a oblik spoja može biti sučeoni spoj, preklopni spoj, spoj s negativnim kutom ili preklopljeni zavareni spoj. Za ovu vrstu proizvoda bolje je usvojiti bočno upuhivanje zaštitnog plina kao što je prikazano na slici 1.
2. Zatvaranje figure ili površinskog zavarivanja
Kao što je prikazano na slici 4, oblik zavara proizvoda je zatvoreni uzorak kao što je ravninski opseg, ravninski višestrani oblik, ravninski višesegmentni linearni oblik itd. Oblik spoja može biti sučeljni spoj, preklopni spoj, preklapajuće zavarivanje itd. Za ovu vrstu proizvoda bolje je usvojiti koaksijalni zaštitni plin kao što je prikazano na slici 2.
Odabir zaštitnog plina izravno utječe na kvalitetu zavarivanja, učinkovitost i troškove proizvodnje, ali zbog raznolikosti materijala za zavarivanje, u stvarnom procesu zavarivanja, odabir plina za zavarivanje je složeniji i zahtijeva sveobuhvatno razmatranje materijala za zavarivanje, metode zavarivanja, položaja zavarivanja, kao i zahtjeva učinka zavarivanja. Kroz ispitivanja zavarivanja možete odabrati prikladniji plin za zavarivanje kako biste postigli bolje rezultate.
Zanima me lasersko zavarivanje i želim naučiti kako odabrati zaštitni plin
Povezane poveznice:
Vrijeme objave: 10. listopada 2022.