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.
1. ábra: A tengelyen kívüli oldalfúvó védőgáz
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.
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.
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.
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