Utjecaj zaštitnog plina u laserskom zavarivanju
Ručni laserski zavarivač
Sadržaj poglavlja:
▶ Što pravi zaštitni plin može donijeti za vas?
▶ Razne vrste zaštitnih plinova
▶ Dvije metode korištenja zaštitnog plina
▶ Kako odabrati odgovarajući zaštitni plin?
Ručno lasersko zavarivanje
Pozitivan učinak odgovarajućeg zaštitnog plina
Kod laserskog zavarivanja izbor zaštitnog plina može imati značajan utjecaj na formiranje, kvalitetu, dubinu i širinu zavarenog šava. U velikoj većini slučajeva uvođenje zaštitnog plina ima pozitivan učinak na zavareni šav. Međutim, može imati i štetne učinke. Pozitivni učinci korištenja ispravnog zaštitnog plina su sljedeći:
1. Učinkovita zaštita zavarene kupke
Ispravno uvođenje zaštitnog plina može učinkovito zaštititi zavareni bazen od oksidacije ili čak u potpunosti spriječiti oksidaciju.
2. Smanjenje prskanja
Ispravno uvođenje zaštitnog plina može učinkovito smanjiti prskanje tijekom procesa zavarivanja.
3. Jednoliko formiranje zavarenog šava
Ispravno uvođenje zaštitnog plina potiče ravnomjerno širenje zavarene kupke tijekom skrućivanja, što rezultira ujednačenim i estetski ugodnim zavarenim šavom.
4. Povećana upotreba lasera
Ispravno uvođenje zaštitnog plina može učinkovito smanjiti zaštitni učinak pramenova metalne pare ili oblaka plazme na laser, čime se povećava učinkovitost lasera.
5. Smanjenje poroznosti zavara
Ispravno uvođenje zaštitnog plina može učinkovito smanjiti stvaranje plinskih pora u zavarenom šavu. Odabirom odgovarajuće vrste plina, protoka i načina uvođenja mogu se postići idealni rezultati.
Međutim,
Nepravilna uporaba zaštitnog plina može imati štetne učinke na zavarivanje. Štetni učinci uključuju:
1. Pogoršanje zavarenog šava
Nepravilno uvođenje zaštitnog plina može rezultirati lošom kvalitetom zavarenog šava.
2. Pukotine i smanjena mehanička svojstva
Odabir pogrešne vrste plina može dovesti do pucanja zavara i smanjene mehaničke učinkovitosti.
3. Povećana oksidacija ili smetnje
Odabir pogrešnog protoka plina, bilo previsokog ili preniskog, može dovesti do povećane oksidacije zavarenog šava. Također može uzrokovati ozbiljne poremećaje rastaljenog metala, rezultirajući kolapsom ili neravnomjernim formiranjem zavarenog šava.
4. Neadekvatna zaštita ili negativan utjecaj
Odabir pogrešnog načina uvođenja plina može dovesti do nedovoljne zaštite zavara ili čak imati negativan učinak na formiranje zavara.
5. Utjecaj na dubinu zavara
Uvođenje zaštitnog plina može imati određeni utjecaj na dubinu zavara, posebno kod zavarivanja tankih ploča, gdje dolazi do smanjenja dubine zavara.
Ručno lasersko zavarivanje
Vrste zaštitnih plinova
Najčešće korišteni zaštitni plinovi u laserskom zavarivanju su dušik (N2), argon (Ar) i helij (He). Ovi plinovi imaju različita fizikalna i kemijska svojstva, što rezultira različitim učincima na zavareni šav.
1. Dušik (N2)
N2 ima umjerenu energiju ionizacije, višu od Ar i manju od He. Pod djelovanjem lasera, on ionizira do umjerenog stupnja, učinkovito smanjujući stvaranje oblaka plazme i povećavajući iskoristivost lasera. Međutim, dušik može kemijski reagirati s aluminijskim legurama i ugljičnim čelikom na određenim temperaturama, stvarajući nitride. To može povećati krtost i smanjiti žilavost zavarenog šava, negativno utječući na njegova mehanička svojstva. Stoga se ne preporučuje uporaba dušika kao zaštitnog plina za aluminijske legure i zavarene spojeve ugljičnog čelika. S druge strane, dušik može reagirati s nehrđajućim čelikom, stvarajući nitride koji povećavaju čvrstoću zavarenog spoja. Stoga se dušik može koristiti kao zaštitni plin za zavarivanje nehrđajućeg čelika.
2. Plin argon (Ar)
Plin argon ima relativno najnižu energiju ionizacije, što rezultira višim stupnjem ionizacije pod djelovanjem lasera. To je nepovoljno za kontrolu stvaranja oblaka plazme i može imati određeni utjecaj na učinkovito korištenje lasera. Međutim, argon ima vrlo nisku reaktivnost i malo je vjerojatno da će proći kroz kemijske reakcije s uobičajenim metalima. Dodatno, argon je isplativ. Nadalje, zbog svoje velike gustoće, argon tone iznad zavarene kupke, pružajući bolju zaštitu zavarene kupke. Stoga se može koristiti kao konvencionalni zaštitni plin.
3. Plin helij (He)
Plin helij ima najveću energiju ionizacije, što dovodi do vrlo niskog stupnja ionizacije pod djelovanjem lasera. Omogućuje bolju kontrolu stvaranja oblaka plazme, a laseri mogu učinkovito komunicirati s metalima. Štoviše, helij ima vrlo nisku reaktivnost i ne ulazi lako u kemijske reakcije s metalima, što ga čini izvrsnim plinom za zaštitu zavara. Međutim, cijena helija je visoka, pa se općenito ne koristi u masovnoj proizvodnji proizvoda. Obično se koristi u znanstvenim istraživanjima ili za proizvode visoke dodane vrijednosti.
Ručno lasersko zavarivanje
Metode uvođenja zaštitnog plina
Trenutno postoje dvije glavne metode za uvođenje zaštitnog plina: bočno upuhivanje izvan osi i koaksijalni zaštitni plin, kao što je prikazano na slici 1 i slici 2.
Slika 1: Zaštitni plin za bočno puhanje izvan osi
Slika 2: Koaksijalni zaštitni plin
Izbor između dvije metode puhanja ovisi o raznim razmatranjima. Općenito, preporuča se koristiti metodu bočnog puhanja izvan osi za zaštitni plin.
Ručno lasersko zavarivanje
Načela za izbor načina uvođenja zaštitnog plina
Prvo, važno je pojasniti da je izraz "oksidacija" zavara kolokvijalni izraz. U teoriji se odnosi na pogoršanje kvalitete zavara zbog kemijskih reakcija između metala zavara i štetnih komponenti u zraku, kao što su kisik, dušik i vodik.
Sprječavanje oksidacije zavara uključuje smanjenje ili izbjegavanje kontakta između ovih štetnih komponenti i metala zavara na visokoj temperaturi. Ovo visokotemperaturno stanje ne uključuje samo rastaljeni metal zavarene kupke, već i cijelo razdoblje od trenutka kada se metal za zavar rastali do skrućivanja bazena i njegova temperatura padne ispod određenog praga.
Na primjer, kod zavarivanja titanovih legura, kada je temperatura iznad 300°C, dolazi do brze apsorpcije vodika; iznad 450°C dolazi do brze apsorpcije kisika; a iznad 600°C dolazi do brze apsorpcije dušika. Stoga je potrebna učinkovita zaštita za zavareni spoj titanijske legure tijekom faze kada se skrutne i njegova temperatura padne ispod 300°C kako bi se spriječila oksidacija. Na temelju gornjeg opisa, jasno je da zaštitni plin koji se upuhuje treba pružiti zaštitu ne samo bazenu za zavarivanje u odgovarajućem trenutku, već također i za tek skrućenu regiju zavara. Stoga je metoda bočnog puhanja izvan osi prikazana na slici 1 općenito poželjnija jer nudi širi raspon zaštite u usporedbi s metodom koaksijalnog oklopa prikazanom na slici 2, posebno za upravo očvrsnuto područje zavara. Međutim, za određene specifične proizvode, odabir metode treba napraviti na temelju strukture proizvoda i konfiguracije spojeva.
Ručno lasersko zavarivanje
Specifični odabir metode uvođenja zaštitnog plina
1. Pravocrtni zavar
Ako je oblik zavara proizvoda ravan, kao što je prikazano na slici 3, a konfiguracija spoja uključuje sučeone spojeve, preklopne spojeve, ugaone zavare ili zavarene spojeve, poželjna metoda za ovu vrstu proizvoda je metoda bočnog puhanja izvan osi prikazana na Slika 1.
Slika 3: Pravocrtni zavar
2. Planarni zavareni spoj zatvorene geometrije
Kao što je prikazano na slici 4, zavar u ovoj vrsti proizvoda ima zatvoreni planarni oblik, kao što je kružni, poligonalni ili višesegmentni oblik linije. Konfiguracije spojeva mogu uključivati sučeone spojeve, preklopne spojeve ili zavarene spojeve. Za ovu vrstu proizvoda, preferirana metoda je korištenje koaksijalnog zaštitnog plina prikazanog na slici 2.
Slika 4: Planarni zavar zatvorene geometrije
Odabir zaštitnog plina za varove zatvorene geometrije u ravnini izravno utječe na kvalitetu, učinkovitost i troškove proizvodnje zavarivanja. Međutim, zbog raznolikosti materijala za zavarivanje, izbor plina za zavarivanje je složen u stvarnim postupcima zavarivanja. Zahtijeva sveobuhvatno razmatranje materijala za zavarivanje, metoda zavarivanja, položaja zavarivanja i željenog rezultata zavarivanja. Odabir najprikladnijeg plina za zavarivanje može se odrediti testovima zavarivanja kako bi se postigli optimalni rezultati zavarivanja.
Ručno lasersko zavarivanje
Video zaslon | Pogled za ručno lasersko zavarivanje
Video 1 - Saznajte više o tome što je ručni laserski zavarivač
Video2 - Svestrano lasersko zavarivanje za različite zahtjeve
Imate li pitanja o ručnom laserskom zavarivanju?
Vrijeme objave: 19. svibnja 2023