De invloed van beschermgas bij laserlassen
Wat kan het juiste beschermingsgas voor u betekenen?
IBij laserlassen kan de keuze van het beschermgas een aanzienlijke invloed hebben op de vorming, kwaliteit, diepte en breedte van de lasnaad.
In de overgrote meerderheid van de gevallen heeft het gebruik van beschermgas een positief effect op de lasnaad, terwijl onjuist gebruik van beschermgas schadelijke gevolgen kan hebben voor het lassen.
De juiste en onjuiste effecten van het gebruik van het beschermgas zijn als volgt:
Correct gebruik
Onjuist gebruik
1. Effectieve bescherming van het smeltbad
Door op de juiste manier beschermgas toe te voegen, kan het smeltbad effectief worden beschermd tegen oxidatie of zelfs volledig worden voorkomen.
1. Verslechtering van de lasnaad
Onjuiste toevoer van beschermgas kan leiden tot een slechte lasnaadkwaliteit.
2. Vermindering van spatten
Het correct toevoeren van beschermgas kan spatten tijdens het lasproces effectief verminderen.
2. Scheurvorming en verminderde mechanische eigenschappen
Het kiezen van het verkeerde gastype kan leiden tot scheurvorming in de lasnaad en verminderde mechanische prestaties.
3. Gelijkmatige vorming van de lasnaad
Een juiste toevoer van beschermgas bevordert de gelijkmatige spreiding van het smeltbad tijdens de stolling, wat resulteert in een uniforme en esthetisch aantrekkelijke lasnaad.
3. Verhoogde oxidatie of interferentie
Het kiezen van een verkeerde gasstroom, te hoog of te laag, kan leiden tot verhoogde oxidatie van de lasnaad. Het kan ook ernstige verstoringen in het gesmolten metaal veroorzaken, met als gevolg instorting of een ongelijkmatige vorming van de lasnaad.
4. Toegenomen lasergebruik
Door op de juiste manier beschermgas toe te voegen, kan het afschermende effect van metaaldampen of plasmawolken op de laser effectief worden verminderd, waardoor de efficiëntie van de laser wordt verhoogd.
4. Onvoldoende bescherming of negatieve impact
Het kiezen van de verkeerde gasinvoermethode kan leiden tot onvoldoende bescherming van de lasnaad of zelfs een negatief effect hebben op de vorming van de lasnaad.
5. Vermindering van de porositeit van de las
Het correct toevoeren van beschermgas kan de vorming van gasporiën in de lasnaad effectief minimaliseren. Door het juiste gastype, de juiste stroomsnelheid en toedieningsmethode te kiezen, kunnen optimale resultaten worden bereikt.
5. Invloed op de lasdiepte
Het toevoeren van beschermgas kan een zekere invloed hebben op de lasdiepte, vooral bij het lassen van dunne platen, waar het de lasdiepte doorgaans juist vermindert.
Verschillende soorten beschermgas
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 uiteenlopende effecten op de lasnaad.
1. Stikstof (N2)
Stikstof (N2) heeft een matige ionisatie-energie, hoger dan die van argon (Ar) en lager dan die van helium (He). Onder invloed van de laser ioniseert het in beperkte mate, waardoor de vorming van plasmawolken effectief wordt verminderd en de laser efficiënter wordt benut. Stikstof kan echter bij bepaalde temperaturen chemisch reageren met aluminiumlegeringen en koolstofstaal, waarbij nitriden worden gevormd. Dit kan de brosheid verhogen en de taaiheid van de lasnaad verminderen, wat de mechanische eigenschappen negatief beïnvloedt. Daarom wordt het gebruik van stikstof als beschermgas voor lassen van aluminiumlegeringen en koolstofstaal afgeraden. Aan de andere kant kan stikstof reageren met roestvast staal, waarbij nitriden worden gevormd die de sterkte van de lasverbinding versterken. Daarom kan stikstof wel als beschermgas worden gebruikt bij het lassen van roestvast staal.
2. Argongas (Ar)
Argon heeft een relatief lage ionisatie-energie, wat resulteert in een hogere ionisatiegraad onder invloed van laserlicht. 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 zal waarschijnlijk geen chemische reacties aangaan met gangbare metalen. Bovendien is argon kosteneffectief. Door zijn hoge dichtheid zakt argon bovendien naar beneden boven het smeltbad, waardoor het smeltbad beter wordt beschermd. Daarom kan het worden gebruikt als een conventioneel beschermgas.
3. Heliumgas (He)
Heliumgas heeft de hoogste ionisatie-energie, wat leidt tot een zeer lage ionisatiegraad onder laserwerking. Dit maakt een betere controle van de plasmavorming mogelijk, waardoor lasers effectief met metalen kunnen interageren. 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, waardoor het over het algemeen niet wordt gebruikt in massaproductie. Het wordt veelvuldig gebruikt in wetenschappelijk onderzoek of voor producten met een hoge toegevoegde waarde.
Twee methoden voor het gebruik van beschermgas
Momenteel zijn er twee belangrijke methoden voor het toevoeren van beschermgas: off-axis zijwaartse gasinjectie en coaxiale beschermgasinjectie, zoals respectievelijk weergegeven in Figuur 1 en Figuur 2.
Figuur 1: Off-axis zijwaartse afschermgas
Figuur 2: Coaxiaal afschermgas
De keuze tussen de twee blaasmethoden hangt af van verschillende factoren.
Over het algemeen wordt aanbevolen om de off-axis zijblaasmethode te gebruiken voor het afschermgas.
Hoe kies je het juiste beschermgas?
Allereerst is het belangrijk te verduidelijken dat de term "oxidatie" van lassen een gangbare 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 oxidatie van lasnaden houdt in dat het contact tussen deze schadelijke stoffen en het hete lasmetaal wordt verminderd of vermeden. Deze hoge temperatuur omvat niet alleen het gesmolten lasbad, maar ook de gehele periode vanaf het moment dat het lasmetaal smelt tot het stolt en de temperatuur onder een bepaalde drempelwaarde daalt.
Lasproces
Bijvoorbeeld, bij het lassen van titaniumlegeringen treedt bij temperaturen boven 300 °C een snelle waterstofabsorptie op; boven 450 °C een snelle zuurstofabsorptie; en boven 600 °C een snelle stikstofabsorptie.
Daarom is effectieve bescherming vereist voor de las van de titaniumlegering tijdens de stollingsfase, wanneer de temperatuur onder de 300 °C daalt, om oxidatie te voorkomen. Op basis van bovenstaande beschrijving is het duidelijk dat het ingeblazen beschermgas niet alleen het smeltbad op het juiste moment moet beschermen, maar ook het net gestolde gedeelte van de las. De in figuur 1 getoonde methode met zijdelings indraaiende richting heeft daarom over het algemeen de voorkeur, omdat deze een breder beschermingsgebied biedt dan de in figuur 2 getoonde coaxiale methode, met name voor het net gestolde gedeelte van de las.
Voor bepaalde specifieke producten moet de keuze van de methode echter worden gebaseerd op de productstructuur en de configuratie van de verbindingen.
Specifieke keuze van de methode voor het toevoeren van beschermgas
1. Rechte lasnaad
Als de lasvorm van het product recht is, zoals weergegeven in figuur 3, en de verbinding bestaat uit stompe lassen, overlappende lassen, hoeklassen of stapellassen, is de voorkeursmethode voor dit type product de off-axis zijwaartse blaasmethode zoals weergegeven in figuur 1.
Afbeelding 3: Rechte lasnaad
2. Vlakke, ingesloten geometrische las
Zoals weergegeven in figuur 4, heeft de las in dit type product een gesloten, vlakke vorm, zoals een cirkel, veelhoek of meerdelige lijn. De verbindingsconfiguraties kunnen bestaan uit stompe lassen, overlappende lassen of stapellassen. Voor dit type product is de voorkeursmethode het gebruik van het coaxiale beschermgas zoals weergegeven in figuur 2.
Figuur 4: Vlakke, ingesloten geometrische las
De keuze van het beschermgas voor het lassen van vlakke, gesloten geometrieën heeft een directe invloed op de kwaliteit, efficiëntie en kosten van de lasproductie. Door de diversiteit aan lasmaterialen is de selectie van het lasgas in de praktijk echter complex. Het vereist een uitgebreide afweging van de lasmaterialen, lasmethoden, lasposities en het gewenste lasresultaat. De selectie van het meest geschikte lasgas kan worden bepaald door middel van lastesten om optimale lasresultaten te bereiken.
Videoweergave | Overzicht voor handlaserlassen
Meer weten over wat een handlaser is?
Deze video legt uit wat een laserlasmachine is en hoe deze werkt.Instructies en structuren die je moet kennen.
Dit is tevens uw ultieme gids voordat u een draagbaar laserlasapparaat aanschaft.
Er bestaan basisconfiguraties voor laserlasmachines met een vermogen van 1000W, 1500W en 2000W.
Veelzijdig laserlassen voor uiteenlopende toepassingen
In deze video demonstreren we verschillende lasmethoden die je kunt uitvoeren met een handlaser. Een handlaser kan het niveau van zowel beginnende lassers als ervaren lasmachinebedieners gelijk trekken.
We bieden opties van 500W tot en met 3000W.
Veelgestelde vragen
- Bij laserlassen is beschermgas een essentieel onderdeel om het lasgebied te beschermen tegen atmosferische verontreiniging. De laserstraal met hoge intensiteit die bij dit type lassen wordt gebruikt, genereert een aanzienlijke hoeveelheid warmte, waardoor een smeltbad van metaal ontstaat.
Inert gas wordt vaak gebruikt om het smeltbad te beschermen tijdens het lasproces met laserlasmachines. Bij het lassen van sommige materialen wordt oppervlakteoxidatie mogelijk niet in overweging genomen. Voor de meeste toepassingen worden echter helium, argon, stikstof en andere gassen als bescherming gebruikt. Laten we eens kijken waarom laserlasmachines beschermgas nodig hebben tijdens het lassen.
Bij laserlassen heeft het beschermgas invloed op de vorm, kwaliteit, indringdiepte en fusiebreedte van de las. In de meeste gevallen heeft het toevoeren van beschermgas een positief effect op de las.
- Argon-heliummengselsArgon-heliummengsels: over het algemeen aanbevolen voor de meeste aluminiumlasertoepassingen, afhankelijk van het laservermogen. Argon-zuurstofmengsels: kunnen een hoog rendement en een acceptabele laskwaliteit leveren.
- De gassen die worden gebruikt bij het ontwerp en de toepassing van gaslasers zijn de volgende: koolstofdioxide (CO2), helium-neon (H en Ne) en stikstof (N).
Heeft u vragen over handlaserlassen?
Geplaatst op: 19 mei 2023