A védőgáz hatása a lézerhegesztésben

A védőgáz hatása a lézerhegesztésben

Kézi lézerhegesztő

Fejezet tartalma:

▶ Mit kínálhat Önnek a megfelelő védőgáz?

▶ Különféle típusú védőgázok

▶ A védőgáz használatának két módja

▶ Hogyan válasszunk megfelelő védőgázt?

Kézi lézeres hegesztés

A megfelelő védőgáz pozitív hatása

A lézeres hegesztésnél a védőgáz megválasztása jelentősen befolyásolhatja a hegesztési varrat kialakulását, minőségét, mélységét és szélességét. A védőgáz bevezetése az esetek túlnyomó többségében pozitív hatással van a hegesztési varratra. Ennek azonban káros hatásai is lehetnek. A megfelelő védőgáz használatának pozitív hatásai a következők:

1. A hegesztőmedence hatékony védelme

A védőgáz megfelelő bevezetése hatékonyan védi a hegesztőmedencét az oxidációtól, vagy akár teljesen megakadályozza az oxidációt.

2. A fröcskölés csökkentése

A védőgáz helyes bevezetése hatékonyan csökkentheti a hegesztési folyamat során előforduló fröcskölést.

3. A hegesztési varrat egyenletes kialakítása

A védőgáz megfelelő bevezetése elősegíti a hegesztőmedence egyenletes szétterülését a megszilárdulás során, így egyenletes és esztétikus varrat keletkezik.

4. Fokozott lézerhasználat

A védőgáz megfelelő bevezetése hatékonyan csökkentheti a fémgőz- vagy plazmafelhők lézerre gyakorolt ​​árnyékoló hatását, ezáltal növelve a lézer hatékonyságát.

5. A varrat porozitásának csökkentése

A védőgáz megfelelő bevezetése hatékonyan csökkentheti a gázpórusok képződését a hegesztési varratban. A megfelelő gáztípus, áramlási sebesség és bevezetési mód kiválasztásával ideális eredmények érhetők el.

Viszont,

A védőgáz nem megfelelő használata káros hatással lehet a hegesztésre. A káros hatások a következők:

1. A hegesztési varrat károsodása

A védőgáz nem megfelelő bevezetése a hegesztési varrat minőségének romlását eredményezheti.

2. Repedés és csökkent mechanikai tulajdonságok

A nem megfelelő gáztípus megválasztása a hegesztési varrat megrepedéséhez és a mechanikai teljesítmény csökkenéséhez vezethet.

3. Fokozott oxidáció vagy interferencia

A rossz gázáramlási sebesség megválasztása, akár túl magas, akár túl alacsony, a hegesztési varrat fokozott oxidációjához vezethet. Ezenkívül súlyos zavarokat okozhat az olvadt fémben, ami a hegesztési varrat összeomlását vagy egyenetlen kialakulását eredményezheti.

4. Nem megfelelő védelem vagy negatív hatás

A nem megfelelő gázbevezetési mód megválasztása a hegesztési varrat elégtelen védelméhez vezethet, vagy akár negatív hatással lehet a varrat kialakulására.

5. Befolyás a hegesztési mélységre

A védőgáz bevezetése bizonyos hatást gyakorolhat a varrat mélységére, különösen vékonylemez-hegesztésnél, ahol hajlamos csökkenteni a hegesztési mélységet.

Kézi lézeres hegesztés

A védőgázok típusai

A lézeres hegesztésben leggyakrabban használt védőgázok a nitrogén (N2), az argon (Ar) és a hélium (He). Ezek a gázok eltérő fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek eltérő hatást fejtenek ki a hegesztési varratra.

1. Nitrogén (N2)

Az N2 ionizációs energiája mérsékelt, nagyobb, mint Ar és alacsonyabb, mint He. A lézer hatására közepes mértékben ionizál, hatékonyan csökkenti a plazmafelhők képződését és növeli a lézer kihasználtságát. A nitrogén azonban bizonyos hőmérsékleteken kémiai reakcióba léphet alumíniumötvözetekkel és szénacéllal, és nitrideket képezhet. Ez növelheti a hegesztési varrat ridegségét és csökkentheti a szívósságát, ami negatívan befolyásolja annak mechanikai tulajdonságait. Ezért a nitrogén védőgázként történő alkalmazása alumíniumötvözetek és szénacél hegesztések esetén nem javasolt. Másrészt a nitrogén reakcióba léphet a rozsdamentes acéllal, nitrideket képezve, amelyek növelik a hegesztési kötés szilárdságát. Ezért a nitrogén védőgázként használható rozsdamentes acél hegesztéséhez.

2. Argon gáz (Ar)

Az argon gáznak van a viszonylag legalacsonyabb ionizációs energiája, ami magasabb fokú ionizációt eredményez lézer hatására. Ez nem kedvez a plazmafelhők kialakulásának szabályozásának, és bizonyos hatással lehet a lézerek hatékony felhasználására. Az argon azonban nagyon alacsony reakcióképességű, és nem valószínű, hogy kémiai reakcióba lépne közönséges fémekkel. Ezenkívül az argon költséghatékony. Továbbá nagy sűrűsége miatt az argon lesüllyed a hegesztőmedence fölé, így jobb védelmet nyújt a hegesztőmedence számára. Ezért hagyományos védőgázként használható.

3. Hélium gáz (He)

A hélium gáz rendelkezik a legnagyobb ionizációs energiával, ami nagyon alacsony ionizációs fokú lézerhatáshoz vezet. Lehetővé teszi a plazmafelhőképződés jobb szabályozását, és a lézerek hatékonyan kölcsönhatásba léphetnek a fémekkel. Ezen túlmenően a hélium nagyon alacsony reakcióképességű, és nem megy könnyen kémiai reakcióba fémekkel, így kiváló gáz a hegesztések árnyékolására. A hélium költsége azonban magas, ezért általában nem használják tömeggyártásban. Általában tudományos kutatásokban vagy nagy hozzáadott értékű termékeknél alkalmazzák.

Kézi lézeres hegesztés

A védőgáz bevezetésének módszerei

Jelenleg két fő módszer létezik a védőgáz bevezetésére: tengelyen kívüli oldalfúvás és koaxiális védőgáz, amint az 1. és 2. ábrán látható.

lézer-hegesztés-gáz-off-tengely

1. ábra: A tengelyen kívüli oldalfúvó védőgáz

lézer-hegesztő-gáz-koaxiális

2. ábra: Koaxiális védőgáz

A két fúvási mód közötti választás különböző szempontoktól függ. A védőgázhoz általában a tengelyen kívüli oldalfúvás módszer alkalmazása javasolt.

Kézi lézeres hegesztés

A védőgáz bevezetési módszerének megválasztásának alapelvei

Először is fontos tisztázni, hogy a hegesztési varratok "oxidációja" kifejezés köznyelvi kifejezés. Elméletileg a hegesztési varrat minőségének romlására utal a varrat fém és a levegőben lévő káros összetevők, például oxigén, nitrogén és hidrogén közötti kémiai reakciók következtében.

A hegesztési varrat oxidációjának megakadályozása magában foglalja ezen káros összetevők és a magas hőmérsékletű hegesztési fém közötti érintkezés csökkentését vagy elkerülését. Ez a magas hőmérsékletű állapot nem csak az olvadt hegesztőmedence fémet foglalja magában, hanem azt az időszakot is, amely a hegesztési fém megolvadásától a medence megszilárdulásáig és hőmérséklete egy bizonyos küszöb alá csökkenéséig terjed.

LÉZER-HEGESZTÉS-HEGESZTÉS-FOLYAMAT TÍPUSAI

Például titánötvözetek hegesztésénél, amikor a hőmérséklet 300 °C felett van, gyors hidrogénabszorpció lép fel; 450°C felett gyors oxigénabszorpció megy végbe; 600°C felett pedig gyors nitrogénabszorpció következik be. Ezért hatékony védelem szükséges a titánötvözet hegesztési varratnak abban a fázisban, amikor megszilárdul, és hőmérséklete 300 °C alá csökken, hogy megakadályozzuk az oxidációt. A fenti leírás alapján egyértelmű, hogy a kifújt védőgáznak nemcsak a hegesztési medencét kell megfelelő időben védenie, hanem a varrat éppen megszilárdult tartományát is. Ezért az 1. ábrán bemutatott tengelyen kívüli oldalfúvási módszert általában előnyben részesítik, mivel szélesebb körű védelmet kínál a 2. ábrán látható koaxiális árnyékolási módszerhez képest, különösen a varrat éppen megszilárdult tartományában. Bizonyos termékek esetében azonban a módszert a termék szerkezete és a csatlakozási konfiguráció alapján kell megválasztani.

Kézi lézeres hegesztés

A védőgáz bevezetési módszerének konkrét megválasztása

1. Egyenes hegesztés

Ha a termék hegesztési varrat alakja egyenes, amint az a 3. ábrán látható, és a kötés konfigurációja tompakötéseket, átlapolt kötéseket, sarokvarratokat vagy hegesztési varratokat tartalmaz, akkor az ilyen típusú termékeknél a preferált módszer a tengelyen kívüli oldalsó fúvási módszer, amely a 3. ábrán látható. 1. ábra.

lézeres hegesztési varrat-04
lézeres hegesztési varrat-04

3. ábra: Egyenes hegesztés

2. Síkbeli zárt geometriai hegesztés

A 4. ábrán látható módon az ilyen típusú termékek hegesztési varrata zárt sík alakú, például kör alakú, sokszögű vagy több szegmensből álló vonal alakú. A csatlakozási konfigurációk tartalmazhatnak tompakötéseket, átlapolt kötéseket vagy hegesztési varratokat. Az ilyen típusú termékeknél az előnyben részesített módszer a 2. ábrán látható koaxiális védőgáz használata.

lézeres hegesztési varrat-01
lézer-hegesztés-varrat-02
lézeres hegesztési varrat-03

4. ábra: Síkbeli zárt geometriai hegesztés

A védőgáz kiválasztása síkbeli zárt geometriájú hegesztésekhez közvetlenül befolyásolja a hegesztés minőségét, hatékonyságát és költségét. A hegesztési anyagok sokfélesége miatt azonban a hegesztőgáz kiválasztása a tényleges hegesztési folyamatokban bonyolult. A hegesztési anyagok, a hegesztési módszerek, a hegesztési pozíciók és a kívánt hegesztési eredmény átfogó mérlegelése szükséges. A legmegfelelőbb hegesztőgáz kiválasztása hegesztési tesztekkel határozható meg az optimális hegesztési eredmény elérése érdekében.

Kézi lézeres hegesztés

Videó kijelző | Pillantás a kézi lézerhegesztéshez

1. videó – Tudjon meg többet arról, hogy mi az a kézi lézerhegesztő

Video2 – Sokoldalú lézerhegesztés sokféle követelményhez

Kérdése van a kézi lézerhegesztéssel kapcsolatban?


Feladás időpontja: 2023. május 19

Küldje el nekünk üzenetét:

Írja ide üzenetét és küldje el nekünk