De invloed van beschermgas bij laserlassen
Handlaserlasapparaat
Hoofdstukinhoud:
▶ Wat kan Right Shield Gas voor u opleveren?
▶ Verschillende soorten beschermgas
▶ Twee methoden voor het gebruik van beschermend gas
▶ Hoe selecteert u het juiste beschermgas?
Handlaserlassen
Positief effect van het juiste beschermgas
Bij laserlassen kan de keuze van het beschermgas een aanzienlijke invloed hebben op de vorming, kwaliteit, diepte en breedte van de lasnaad. In veruit de meeste gevallen heeft de introductie van beschermgas een positief effect op de lasnaad. Het kan echter ook nadelige gevolgen hebben. De positieve effecten van het gebruik van het juiste beschermgas zijn als volgt:
1. Effectieve bescherming van het smeltbad
Een juiste introductie van beschermgas kan het smeltbad effectief tegen oxidatie beschermen of zelfs helemaal voorkomen.
2. Vermindering van spatten
Door op de juiste manier beschermgas in te voeren, kunnen spatten tijdens het lasproces effectief worden verminderd.
3. Uniforme vorming van de lasnaad
Een juiste introductie van beschermgas bevordert de gelijkmatige verspreiding van het smeltbad tijdens het stollen, wat resulteert in een uniforme en esthetisch aantrekkelijke lasnaad.
4. Verhoogd lasergebruik
Het correct inbrengen van beschermend gas kan het afschermende effect van metaaldamppluimen of plasmawolken op de laser effectief verminderen, waardoor de efficiëntie van de laser wordt vergroot.
5. Vermindering van de porositeit van de las
Door het correct inbrengen van beschermgas kan de vorming van gasporiën in de lasnaad effectief worden geminimaliseerd. Door het juiste gastype, debiet en de juiste introductiemethode te selecteren, kunnen ideale resultaten worden bereikt.
Echter,
Onjuist gebruik van beschermgas kan schadelijke gevolgen hebben voor het lassen. De nadelige effecten zijn onder meer:
1. Verslechtering van de lasnaad
Een onjuiste introductie van beschermgas kan leiden tot een slechte lasnaadkwaliteit.
2. Barsten en verminderde mechanische eigenschappen
Het kiezen van het verkeerde gastype kan leiden tot scheuren in de lasnaden en verminderde mechanische prestaties.
3. Verhoogde oxidatie of interferentie
Het kiezen van het verkeerde gasdebiet, te hoog of te laag, kan leiden tot verhoogde oxidatie van de lasnaad. Het kan ook ernstige verstoringen van het gesmolten metaal veroorzaken, wat resulteert in instorting of ongelijkmatige vorming van de lasnaad.
4. Onvoldoende bescherming of negatieve impact
Het kiezen van een verkeerde gasintroductiemethode kan leiden tot onvoldoende bescherming van de lasnaad of zelfs een negatief effect hebben op de vorming van de lasnaad.
5. Invloed op lasdiepte
De introductie van beschermgas kan een zekere invloed hebben op de diepte van de las, vooral bij het lassen van dunne platen, waar het de neiging heeft de lasdiepte te verkleinen.
Handlaserlassen
Soorten beschermende gassen
De meest gebruikte beschermgassen bij laserlassen zijn stikstof (N2), argon (Ar) en helium (He). Deze gassen hebben verschillende fysische en chemische eigenschappen, wat resulteert in verschillende effecten op de lasnaad.
1. Stikstof (N2)
N2 heeft een gematigde ionisatie-energie, hoger dan Ar en lager dan He. Onder invloed van de laser ioniseert deze in gematigde mate, waardoor de vorming van plasmawolken effectief wordt verminderd en de benutting van de laser wordt vergroot. Stikstof kan echter bij bepaalde temperaturen chemisch reageren met aluminiumlegeringen en koolstofstaal, waarbij nitriden worden gevormd. Dit kan de brosheid vergroten en de taaiheid van de lasnaad verminderen, waardoor de mechanische eigenschappen negatief worden beïnvloed. Daarom wordt het gebruik van stikstof als beschermgas voor aluminiumlegeringen en koolstofstaallassen niet aanbevolen. Aan de andere kant kan stikstof reageren met roestvrij staal, waardoor nitriden ontstaan die de sterkte van de lasverbinding vergroten. Daarom kan stikstof worden gebruikt als beschermgas bij het lassen van roestvrij staal.
2. Argongas (Ar)
Argongas heeft de relatief laagste ionisatie-energie, wat resulteert in een hogere mate van ionisatie onder laseractie. Dit is ongunstig voor het beheersen van de vorming van plasmawolken en kan een zekere invloed hebben op het effectieve gebruik van lasers. Argon heeft echter een zeer lage reactiviteit en het is onwaarschijnlijk dat het chemische reacties met gewone metalen ondergaat. Bovendien is argon kosteneffectief. Bovendien zinkt argon door de hoge dichtheid boven het smeltbad, waardoor het smeltbad beter beschermd wordt. Daarom kan het worden gebruikt als een conventioneel beschermgas.
3. Heliumgas (hij)
Heliumgas heeft de hoogste ionisatie-energie, wat leidt tot een zeer lage ionisatiegraad onder laseractie. Het zorgt voor een betere controle van de vorming van plasmawolken en lasers kunnen effectief interageren met metalen. Bovendien heeft helium een zeer lage reactiviteit en ondergaat het niet gemakkelijk chemische reacties met metalen, waardoor het een uitstekend gas is voor lasbescherming. De kosten van helium zijn echter hoog, dus het wordt over het algemeen niet gebruikt bij de massaproductie van producten. Het wordt vaak gebruikt in wetenschappelijk onderzoek of voor producten met een hoge toegevoegde waarde.
Handlaserlassen
Methoden voor het introduceren van beschermgas
Momenteel zijn er twee hoofdmethoden voor het introduceren van beschermgas: zijwaarts blazend buiten de as en coaxiaal beschermgas, zoals respectievelijk weergegeven in Figuur 1 en Figuur 2.
Figuur 1: Buiten de as blazend beschermgas
Figuur 2: Coaxiaal beschermgas
De keuze tussen de twee blaasmethoden is afhankelijk van verschillende overwegingen. Over het algemeen wordt aanbevolen om voor beschermgas de off-axis zijblaasmethode te gebruiken.
Handlaserlassen
Principes voor het kiezen van de methode voor de introductie van beschermgas
Ten eerste is het belangrijk om te verduidelijken dat de term "oxidatie" van lassen een informele uitdrukking is. In theorie verwijst het naar de verslechtering van de laskwaliteit als gevolg van chemische reacties tussen het lasmetaal en schadelijke componenten in de lucht, zoals zuurstof, stikstof en waterstof.
Het voorkomen van lasoxidatie houdt in dat het contact tussen deze schadelijke componenten en het lasmetaal op hoge temperatuur wordt verminderd of vermeden. Deze toestand van hoge temperatuur omvat niet alleen het gesmolten smeltbadmetaal, maar ook de gehele periode vanaf het moment dat het lasmetaal wordt gesmolten totdat het smeltbad stolt en de temperatuur ervan onder een bepaalde drempel daalt.
Bij het lassen van titaniumlegeringen treedt bijvoorbeeld, wanneer de temperatuur boven 300°C ligt, een snelle waterstofabsorptie op; boven 450°C vindt snelle zuurstofopname plaats; en boven 600°C vindt snelle stikstofabsorptie plaats. Daarom is effectieve bescherming vereist voor de las van een titaniumlegering tijdens de fase waarin deze stolt en de temperatuur onder de 300°C daalt om oxidatie te voorkomen. Op basis van de bovenstaande beschrijving is het duidelijk dat het geblazen beschermgas niet alleen bescherming moet bieden aan het lasbad op het juiste moment, maar ook aan het net gestolde gebied van de las. Daarom wordt in het algemeen de voorkeur gegeven aan de off-axis zijdelingse blaasmethode, weergegeven in Figuur 1, omdat deze een breder bereik aan bescherming biedt vergeleken met de coaxiale afschermingsmethode, weergegeven in Figuur 2, vooral voor het net gestolde gebied van de las. Voor bepaalde specifieke producten moet de keuze van de methode echter worden gemaakt op basis van de productstructuur en voegconfiguratie.
Handlaserlassen
Specifieke selectie van de methode voor het introduceren van beschermgas
1. Rechtlijnige las
Als de lasvorm van het product recht is, zoals weergegeven in Figuur 3, en de verbindingsconfiguratie stompe verbindingen, overlappende verbindingen, hoeklassen of stapellassen omvat, is de voorkeursmethode voor dit type product de off-axis zijblaasmethode, weergegeven in Figuur 1.
Figuur 3: Rechtlijnige las
2. Planaire ingesloten geometrielas
Zoals weergegeven in figuur 4 heeft de las bij dit type product een gesloten vlakke vorm, zoals een cirkelvormige, veelhoekige of lijnvorm met meerdere segmenten. De verbindingsconfiguraties kunnen stompverbindingen, overlapverbindingen of stapellassen omvatten. Voor dit type product verdient het de voorkeur om het coaxiale beschermgas te gebruiken, weergegeven in figuur 2.
Figuur 4: Planaire ingesloten geometrielas
De keuze van beschermgas voor vlakke lassen met gesloten geometrie heeft een directe invloed op de kwaliteit, efficiëntie en kosten van de lasproductie. Vanwege de diversiteit aan lasmaterialen is de selectie van lasgas echter complex bij daadwerkelijke lasprocessen. Het vereist een uitgebreide afweging van lasmaterialen, lasmethoden, lasposities en het gewenste lasresultaat. Door middel van lastesten kan de selectie van het meest geschikte lasgas worden bepaald om optimale lasresultaten te bereiken.
Handlaserlassen
Videoweergave | Blik voor handlaserlassen
Video 1 - Meer weten over wat een handheld laserlasapparaat is
Video2 - Veelzijdig laserlassen voor uiteenlopende vereisten
Heeft u vragen over Handlaserlassen?
Posttijd: 19 mei 2023