Påvirkningen av beskyttelsesgass i lasersveising
Håndholdt lasersveiser
Kapittelinnhold:
▶ Hva kan Right Shield Gas skaffe for deg?
▶ Ulike typer beskyttelsesgass
▶ To metoder for bruk av beskyttelsesgass
▶ Hvordan velge riktig beskyttelsesgass?
Håndholdt lasersveising
Positiv effekt av riktig skjermgass
Ved lasersveising kan valget av beskyttelsesgass ha en betydelig innvirkning på formasjonen, kvaliteten, dybden og bredden til sveisesømmen. I de aller fleste tilfeller har innføring av beskyttelsesgass en positiv effekt på sveisesømmen. Imidlertid kan det også ha negative effekter. De positive effektene av å bruke riktig beskyttelsesgass er som følger:
1. Effektiv beskyttelse av sveisebassenget
Riktig innføring av beskyttende gass kan effektivt beskytte sveisebassenget mot oksidasjon eller til og med forhindre oksidasjon helt.
2. Reduksjon av sprut
Riktig innføring av beskyttende gass kan effektivt redusere sprut under sveiseprosessen.
3. Ensartet dannelse av sveisesømmen
Riktig innføring av beskyttelsesgass fremmer jevn spredning av sveisebassenget under størkning, noe som resulterer i en jevn og estetisk tiltalende sveisesøm.
4. Økt laserutnyttelse
Riktig innføring av beskyttende gass kan effektivt redusere skjermingseffekten av metalldampplumer eller plasmaskyer på laseren, og dermed øke laserens effektivitet.
5. Reduksjon av sveiseporøsitet
Riktig innføring av beskyttende gass kan effektivt minimere dannelsen av gassporer i sveisesømmen. Ved å velge riktig gasstype, strømningshastighet og innføringsmetode, kan ideelle resultater oppnås.
Imidlertid
Feil bruk av beskyttelsesgass kan ha skadelige effekter på sveising. Bivirkningene inkluderer:
1. Forringelse av sveisesømmen
Feil innføring av beskyttelsesgass kan føre til dårlig sveisesømkvalitet.
2. Oppsprekking og reduserte mekaniske egenskaper
Å velge feil gasstype kan føre til sprekker i sveisesømmen og redusert mekanisk ytelse.
3. Økt oksidasjon eller interferens
Å velge feil gassstrømningshastighet, enten for høy eller for lav, kan føre til økt oksidasjon av sveisesømmen. Det kan også forårsake alvorlige forstyrrelser av det smeltede metallet, noe som resulterer i kollaps eller ujevn dannelse av sveisesømmen.
4. Utilstrekkelig beskyttelse eller negativ påvirkning
Å velge feil gassintroduksjonsmetode kan føre til utilstrekkelig beskyttelse av sveisesømmen eller til og med ha en negativ effekt på dannelsen av sveisesømmen.
5. Påvirkning på sveisedybden
Innføring av beskyttelsesgass kan ha en viss innvirkning på dybden av sveisen, spesielt ved tynnplatesveising, hvor det har en tendens til å redusere sveisedybden.
Håndholdt lasersveising
Typer beskyttelsesgasser
De mest brukte beskyttelsesgassene ved lasersveising er nitrogen (N2), argon (Ar) og helium (He). Disse gassene har ulike fysiske og kjemiske egenskaper, noe som resulterer i varierende effekter på sveisesømmen.
1. Nitrogen (N2)
N2 har en moderat ioniseringsenergi, høyere enn Ar og lavere enn He. Under påvirkning av laseren ioniserer den i moderat grad, noe som effektivt reduserer dannelsen av plasmaskyer og øker laserens utnyttelse. Imidlertid kan nitrogen reagere kjemisk med aluminiumslegeringer og karbonstål ved visse temperaturer og danne nitrider. Dette kan øke sprøheten og redusere seigheten til sveisesømmen, og påvirke dens mekaniske egenskaper negativt. Derfor anbefales ikke bruk av nitrogen som beskyttelsesgass for aluminiumslegeringer og sveiser i karbonstål. På den annen side kan nitrogen reagere med rustfritt stål, og danne nitrider som øker styrken til sveiseskjøten. Derfor kan nitrogen brukes som beskyttelsesgass for sveising av rustfritt stål.
2. Argongass (Ar)
Argongass har den relativt laveste ioniseringsenergien, noe som resulterer i en høyere grad av ionisering under laservirkning. Dette er ugunstig for å kontrollere dannelsen av plasmaskyer og kan ha en viss innvirkning på effektiv utnyttelse av lasere. Imidlertid har argon svært lav reaktivitet og vil neppe gjennomgå kjemiske reaksjoner med vanlige metaller. I tillegg er argon kostnadseffektivt. Videre, på grunn av sin høye tetthet, synker argon over sveisebassenget, og gir bedre beskyttelse for sveisebassenget. Derfor kan den brukes som en konvensjonell dekkgass.
3. Heliumgass (He)
Heliumgass har den høyeste ioniseringsenergien, noe som fører til en svært lav grad av ionisering under laservirkning. Det gir bedre kontroll over plasmaskydannelsen, og lasere kan effektivt samhandle med metaller. Dessuten har helium svært lav reaktivitet og gjennomgår ikke lett kjemiske reaksjoner med metaller, noe som gjør det til en utmerket gass for sveiseskjerming. Imidlertid er kostnadene for helium høye, så det brukes vanligvis ikke i masseproduksjon av produkter. Det brukes ofte i vitenskapelig forskning eller for produkter med høy verdi.
Håndholdt lasersveising
Metoder for å introdusere beskyttelsesgass
For tiden er det to hovedmetoder for å introdusere dekkgass: sideblåsing utenfor aksen og koaksial dekkgass, som vist i henholdsvis figur 1 og figur 2.
Figur 1: Sideblåsende dekkgass utenfor aksen
Figur 2: Koaksial dekkgass
Valget mellom de to blåsemetodene avhenger av ulike hensyn. Generelt anbefales det å bruke off-axis sideblåsemetoden for dekkgass.
Håndholdt lasersveising
Prinsipper for valg av metode for introduksjon av beskyttelsesgass
For det første er det viktig å presisere at begrepet "oksidasjon" av sveiser er et dagligdags uttrykk. I teorien refererer det til forringelse av sveisekvaliteten på grunn av kjemiske reaksjoner mellom sveisemetallet og skadelige komponenter i luften, som oksygen, nitrogen og hydrogen.
Å forhindre sveiseoksidasjon innebærer å redusere eller unngå kontakt mellom disse skadelige komponentene og sveisemetallet med høy temperatur. Denne høytemperaturtilstanden inkluderer ikke bare det smeltede sveisebassengmetallet, men også hele perioden fra sveisemetallet smeltes til bassenget størkner og temperaturen synker under en viss terskel.
For eksempel, ved sveising av titanlegeringer, når temperaturen er over 300°C, oppstår rask hydrogenabsorpsjon; over 450°C skjer rask oksygenabsorpsjon; og over 600°C skjer rask nitrogenabsorpsjon. Derfor kreves effektiv beskyttelse for titanlegeringssveisingen i fasen når den størkner og temperaturen synker under 300°C for å forhindre oksidasjon. Basert på beskrivelsen ovenfor er det klart at beskyttelsesgassen som blåses må gi beskyttelse ikke bare til sveisebassenget på riktig tidspunkt, men også til det nettopp størknede området av sveisen. Derfor er off-akse sideblåsemetoden vist i figur 1 generelt foretrukket fordi den gir et bredere beskyttelsesområde sammenlignet med koaksialskjermingsmetoden vist i figur 2, spesielt for det nettopp størknede området av sveisen. Men for visse spesifikke produkter må valget av metode gjøres basert på produktstrukturen og skjøtekonfigurasjonen.
Håndholdt lasersveising
Spesifikt utvalg av metoden for innføring av beskyttelsesgass
1. Rettlinjet sveis
Hvis produktets sveiseform er rett, som vist i figur 3, og skjøtekonfigurasjonen inkluderer støtskjøter, overlappskjøter, kilsveiser eller stabelsveiser, er den foretrukne metoden for denne typen produkt den off-akse sideblåsemetoden vist i Figur 1.
Figur 3: Rettlinjet sveis
2. Plan, lukket geometrisveis
Som vist i figur 4 har sveisen i denne typen produkt en lukket plan form, slik som en sirkulær, polygonal eller flersegments linjeform. Skjøtekonfigurasjonene kan inkludere støtskjøter, overlappingsskjøter eller stabelsveiser. For denne typen produkt er den foretrukne metoden å bruke den koaksiale dekkgassen vist i figur 2.
Figur 4: Plan, lukket geometrisveis
Valget av beskyttelsesgass for plane lukkede geometrisveisinger påvirker direkte kvaliteten, effektiviteten og kostnadene ved sveiseproduksjonen. På grunn av mangfoldet av sveisematerialer er imidlertid valget av sveisegass komplekst i faktiske sveiseprosesser. Det krever omfattende vurdering av sveisematerialer, sveisemetoder, sveiseposisjoner og ønsket sveiseresultat. Valget av den best egnede sveisegassen kan bestemmes gjennom sveisetester for å oppnå optimale sveiseresultater.
Håndholdt lasersveising
Videovisning | Blikk for håndholdt lasersveising
Video 1 - Finn ut mer om hva som er håndholdt lasersveiser
Video2 - Allsidig lasersveising for ulike krav
Anbefalt håndholdt lasersveiser
Har du spørsmål om håndholdt lasersveising?
Innleggstid: 19. mai 2023