Gas Perisai untuk Kimpalan Laser |

Kimpalan laser terutamanya bertujuan untuk meningkatkan kecekapan dan kualiti kimpalan bahan dinding nipis dan bahagian jitu. Hari ini kita tidak akan membincangkan kelebihan kimpalan laser tetapi memberi tumpuan kepada cara menggunakan gas pelindung untuk kimpalan laser dengan betul.

Mengapa menggunakan gas perisai untuk kimpalan laser?

Dalam kimpalan laser, gas perisai akan menjejaskan pembentukan kimpalan, kualiti kimpalan, kedalaman kimpalan dan lebar kimpalan. Dalam kebanyakan kes, meniup gas bantuan akan memberi kesan positif pada kimpalan, tetapi ia juga boleh membawa kesan buruk.

Apabila anda meniup gas perisai dengan betul, ia akan membantu anda:

✦Melindungi kolam kimpalan dengan berkesan untuk mengurangkan atau mengelakkan pengoksidaan

✦Mengurangkan percikan yang dihasilkan dalam proses kimpalan dengan berkesan

✦Mengurangkan liang kimpalan dengan berkesan

✦Bantu kolam kimpalan tersebar secara sekata semasa pemejalan, supaya jahitan kimpalan mempunyai tepi yang bersih dan licin.

✦Kesan perisai kepulan wap logam atau awan plasma pada laser berkurangan secara berkesan, dan kadar penggunaan laser yang berkesan meningkat.

Selagijenis gas perisai, kadar aliran gas dan pemilihan mod peniupanJika betul, anda boleh mendapatkan kesan kimpalan yang ideal. Walau bagaimanapun, penggunaan gas pelindung yang salah juga boleh menjejaskan kimpalan secara negatif. Menggunakan jenis gas perisai yang salah boleh menyebabkan bunyi berderit pada kimpalan atau mengurangkan sifat mekanikal kimpalan. Kadar aliran gas yang terlalu tinggi atau terlalu rendah boleh menyebabkan pengoksidaan kimpalan yang lebih serius dan gangguan luaran yang serius pada bahan logam di dalam kolam kimpalan, mengakibatkan keruntuhan kimpalan atau pembentukan yang tidak sekata.

Jenis-jenis gas perisai

Gas pelindung yang biasa digunakan dalam kimpalan laser terutamanya N2, Ar, dan He. Sifat fizikal dan kimianya berbeza, jadi kesannya terhadap kimpalan juga berbeza.

Nitrogen (N2)

Tenaga pengionan N2 adalah sederhana, lebih tinggi daripada Ar, dan lebih rendah daripada He. Di bawah sinaran laser, tahap pengionan N2 kekal pada lunas yang sekata, yang dapat mengurangkan pembentukan awan plasma dengan lebih baik dan meningkatkan kadar penggunaan laser yang berkesan. Nitrogen boleh bertindak balas dengan aloi aluminium dan keluli karbon pada suhu tertentu untuk menghasilkan nitrida, yang akan meningkatkan kerapuhan kimpalan dan mengurangkan keliatan, dan mempunyai kesan buruk yang besar terhadap sifat mekanikal sambungan kimpalan. Oleh itu, tidak digalakkan menggunakan nitrogen semasa mengimpal aloi aluminium dan keluli karbon.

Walau bagaimanapun, tindak balas kimia antara nitrogen dan keluli tahan karat yang dihasilkan oleh nitrogen boleh meningkatkan kekuatan sambungan kimpalan, yang akan memberi manfaat kepada peningkatan sifat mekanikal kimpalan, jadi kimpalan keluli tahan karat boleh menggunakan nitrogen sebagai gas pelindung.

Argon (Ar)

Tenaga pengionan Argon agak rendah, dan tahap pengionannya akan menjadi lebih tinggi di bawah tindakan laser. Kemudian, Argon, sebagai gas pelindung, tidak dapat mengawal pembentukan awan plasma secara berkesan, yang akan mengurangkan kadar penggunaan berkesan kimpalan laser. Persoalannya timbul: adakah argon calon yang buruk untuk kegunaan kimpalan sebagai gas pelindung? Jawapannya ialah Tidak. Sebagai gas lengai, Argon sukar bertindak balas dengan kebanyakan logam, dan Ar murah untuk digunakan. Di samping itu, ketumpatan Ar adalah besar, ia akan kondusif untuk tenggelam ke permukaan kolam lebur kimpalan dan boleh melindungi kolam kimpalan dengan lebih baik, jadi Argon boleh digunakan sebagai gas pelindung konvensional.

Helium (He)

Tidak seperti Argon, Helium mempunyai tenaga pengionan yang agak tinggi yang dapat mengawal pembentukan awan plasma dengan mudah. Pada masa yang sama, Helium tidak bertindak balas dengan sebarang logam. Ia sememangnya pilihan yang baik untuk kimpalan laser. Satu-satunya masalah ialah Helium agak mahal. Bagi fabrikasi yang menyediakan produk logam pengeluaran besar-besaran, helium akan menambah sejumlah besar kos pengeluaran. Oleh itu, helium biasanya digunakan dalam penyelidikan saintifik atau produk dengan nilai tambah yang sangat tinggi.

Bagaimana untuk meniup gas perisai?

Pertama sekali, perlu jelas bahawa apa yang dipanggil "pengoksidaan" kimpalan hanyalah nama biasa, yang secara teorinya merujuk kepada tindak balas kimia antara kimpalan dan komponen berbahaya di udara, yang membawa kepada kemerosotan kimpalan. Lazimnya, logam kimpalan bertindak balas dengan oksigen, nitrogen dan hidrogen di udara pada suhu tertentu.

Untuk mengelakkan kimpalan daripada "teroksida", pengurangan atau pengelakan sentuhan antara komponen berbahaya tersebut dan logam kimpal di bawah suhu tinggi diperlukan, yang bukan sahaja berlaku pada logam kolam cair tetapi juga sepanjang tempoh dari masa logam kimpal dicairkan sehingga logam kolam cair dipejalkan dan suhunya menyejuk ke suhu tertentu.

Dua cara utama untuk meniup gas perisai

▶Satu sedang meniup gas perisai pada paksi sisi, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.

▶Yang satu lagi ialah kaedah peniupan sepaksi, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.

Rajah 1.

Rajah 2.

Pilihan khusus bagi kedua-dua kaedah peniupan ini merupakan pertimbangan menyeluruh terhadap pelbagai aspek. Secara amnya, adalah disyorkan untuk menggunakan cara gas pelindung peniupan sisi.

Beberapa contoh kimpalan laser

1. Kimpalan manik/garis lurus

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3, bentuk kimpalan produk adalah linear, dan bentuk sambungan boleh menjadi sambungan punggung, sambungan riba, sambungan sudut negatif atau sambungan kimpalan bertindih. Untuk jenis produk ini, adalah lebih baik untuk menggunakan gas pelindung bertiup paksi sisi seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.

2. Kimpalan rajah atau kawasan rapat

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4, bentuk kimpalan produk adalah corak tertutup seperti lilitan satah, bentuk berbilang sisi satah, bentuk linear berbilang segmen satah, dan sebagainya. Bentuk sambungan boleh menjadi sambungan punggung, sambungan riba, kimpalan bertindih, dan sebagainya. Adalah lebih baik untuk menggunakan kaedah gas pelindung sepaksi seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2 untuk jenis produk ini.

Pemilihan gas pelindung secara langsung mempengaruhi kualiti, kecekapan dan kos pengeluaran kimpalan, tetapi disebabkan oleh kepelbagaian bahan kimpalan, dalam proses kimpalan sebenar, pemilihan gas kimpalan adalah lebih kompleks dan memerlukan pertimbangan menyeluruh terhadap bahan kimpalan, kaedah kimpalan, kedudukan kimpalan dan juga keperluan kesan kimpalan. Melalui ujian kimpalan, anda boleh memilih gas kimpalan yang lebih sesuai untuk mencapai hasil yang lebih baik.

Gas Perisai untuk Kimpalan Laser