Spawanie laserowe ma na celu głównie poprawę wydajności i jakości spawania materiałów cienkościennych i części precyzyjnych. Dzisiaj nie będziemy rozmawiać o zaletach spawania laserowego, ale skupimy się na tym, jak prawidłowo stosować gazy osłonowe do spawania laserowego.
Dlaczego warto stosować gaz osłonowy do spawania laserowego?
Podczas spawania laserowego gaz osłonowy wpływa na formowanie spoiny, jakość spoiny, głębokość spoiny i szerokość spoiny. W większości przypadków wdmuchnięcie wspomaganego gazu będzie miało pozytywny wpływ na spoinę, ale może też przynieść niekorzystne skutki.
Prawidłowe przedmuchanie gazu osłonowego pomoże Ci:
✦Skutecznie chroń jeziorko spawalnicze, aby zmniejszyć lub nawet uniknąć utleniania
✦Skutecznie redukują rozpryski powstające w procesie spawania
✦Skutecznie redukują pory spoin
✦Wspomagaj równomierne rozprzestrzenianie się jeziorka spawalniczego podczas krzepnięcia, tak aby szew spawalniczy miał czystą i gładką krawędź
✦Efekt ekranowania chmury oparów metalu lub chmury plazmy na laser jest skutecznie zmniejszony, a efektywny stopień wykorzystania lasera wzrasta.
Tak długo jakrodzaj gazu osłonowego, natężenie przepływu gazu i wybór trybu nadmuchusą prawidłowe, można uzyskać idealny efekt spawania. Jednak nieprawidłowe użycie gazu ochronnego może również niekorzystnie wpłynąć na spawanie. Użycie niewłaściwego rodzaju gazu osłonowego może spowodować skrzypienie spoiny lub pogorszenie właściwości mechanicznych spoiny. Zbyt wysokie lub zbyt małe natężenie przepływu gazu może prowadzić do poważniejszego utleniania spoiny i poważnej zewnętrznej interferencji materiału metalowego wewnątrz jeziorka spawalniczego, co może skutkować zapadnięciem się spoiny lub nierównomiernym formowaniem.
Rodzaje gazu osłonowego
Powszechnie stosowanymi gazami ochronnymi podczas spawania laserowego są głównie N2, Ar i He. Ich właściwości fizyczne i chemiczne są różne, więc ich wpływ na spoiny jest również inny.
Azot (N2)
Energia jonizacji N2 jest umiarkowana, wyższa niż Ar i niższa niż He. Pod promieniowaniem lasera stopień jonizacji N2 pozostaje na stałym poziomie, co może lepiej ograniczyć powstawanie chmury plazmy i zwiększyć efektywny stopień wykorzystania lasera. Azot może w określonej temperaturze reagować ze stopem aluminium i stalą węglową, tworząc azotki, które poprawiają kruchość spoiny i zmniejszają jej wytrzymałość, a także mają bardzo niekorzystny wpływ na właściwości mechaniczne złączy spawanych. Dlatego nie zaleca się stosowania azotu podczas spawania stopów aluminium i stali węglowej.
Jednakże reakcja chemiczna między azotem a stalą nierdzewną wytwarzana przez azot może poprawić wytrzymałość złącza spawanego, co będzie korzystne w celu poprawy właściwości mechanicznych spoiny, dlatego podczas spawania stali nierdzewnej można wykorzystywać azot jako gaz osłonowy.
Argon (Ar)
Energia jonizacji argonu jest stosunkowo niska, a stopień jego jonizacji wzrośnie pod wpływem lasera. Argon jako gaz osłonowy nie może wówczas skutecznie kontrolować powstawania chmur plazmy, co obniży efektywność wykorzystania spawania laserowego. Powstaje pytanie: czy argon jest złym kandydatem do stosowania w spawalnictwie jako gaz osłonowy? Odpowiedź brzmi: nie. Argon, będący gazem obojętnym, trudno wchodzi w reakcję z większością metali, a Ar jest tani w użyciu. Dodatkowo gęstość Aru jest duża, będzie on sprzyjał opadaniu na powierzchnię roztopionego jeziorka spawalniczego i może lepiej chronić jeziorko spawalnicze, dlatego argon może być stosowany jako konwencjonalny gaz ochronny.
Hel (On)
W przeciwieństwie do argonu, hel ma stosunkowo wysoką energię jonizacji, która może z łatwością kontrolować powstawanie chmur plazmy. Jednocześnie hel nie reaguje z żadnymi metalami. To naprawdę dobry wybór do spawania laserowego. Jedynym problemem jest to, że hel jest stosunkowo drogi. W przypadku producentów oferujących masową produkcję wyrobów metalowych hel znacznie zwiększy koszty produkcji. Dlatego hel jest powszechnie stosowany w badaniach naukowych lub produktach o bardzo dużej wartości dodanej.
Jak przedmuchać gaz osłonowy?
Przede wszystkim powinno być jasne, że tak zwane „utlenianie” spoiny to tylko nazwa potoczna, która teoretycznie odnosi się do reakcji chemicznej pomiędzy spoiną a szkodliwymi składnikami zawartymi w powietrzu, prowadzącej do pogorszenia się spoiny . Zwykle metal spoiny reaguje w określonej temperaturze z tlenem, azotem i wodorem z powietrza.
Aby zapobiec „utlenieniu” spoiny, konieczne jest ograniczenie lub unikanie kontaktu takich szkodliwych składników z metalem spoiny w wysokiej temperaturze, która występuje nie tylko w roztopionym metalu spoiny, ale przez cały okres od momentu stopienia metalu spoiny do momentu roztopiony metal basenowy ulega zestaleniu, a jego temperatura spada do określonej temperatury.
Dwa główne sposoby wdmuchiwania gazu osłonowego
▶Jednym z nich jest wdmuchnięcie gazu osłonowego w stronę osi bocznej, jak pokazano na rysunku 1.
▶Drugą metodą jest metoda wdmuchiwania współosiowego, jak pokazano na rysunku 2.
Rysunek 1.
Rysunek 2.
Konkretny wybór dwóch metod wdmuchiwania jest kompleksowym uwzględnieniem wielu aspektów. Generalnie zaleca się stosowanie gazu ochronnego z bocznym wydmuchem.
Kilka przykładów spawania laserowego
1. Spawanie liniowe/ściegowe proste
Jak pokazano na rysunku 3, kształt spoiny produktu jest liniowy, a połączenie może być złączem doczołowym, zakładkowym, ujemnym złączem narożnym lub zakładkowym złączem spawanym. W przypadku tego typu produktów lepiej jest zastosować gaz ochronny wdmuchujący osię boczną, jak pokazano na rysunku 1.
2. Zamknij spawanie figury lub obszaru
Jak pokazano na rysunku 4, kształt spoiny produktu jest wzorem zamkniętym, takim jak obwód płaszczyzny, płaski kształt wielostronny, płaski wielosegmentowy kształt liniowy itp. Formą złącza może być połączenie doczołowe, połączenie zakładkowe, zgrzewanie zakładkowe itp. Dla tego typu produktów lepiej jest zastosować metodę współosiowego gazu ochronnego, jak pokazano na rysunku 2.
Dobór gazu ochronnego wpływa bezpośrednio na jakość spawania, wydajność i koszt produkcji, jednak ze względu na różnorodność materiału spawalniczego w rzeczywistym procesie spawania dobór gazu spawalniczego jest bardziej złożony i wymaga wszechstronnego uwzględnienia materiału spawalniczego, spawania metodę, pozycję spawania, a także wymagania dotyczące efektu spawania. Dzięki testom spawania możesz wybrać bardziej odpowiedni gaz spawalniczy, aby uzyskać lepsze wyniki.
Zainteresowany spawaniem laserowym i chętny do nauki doboru gazu osłonowego
Powiązane linki:
Czas publikacji: 10 października 2022 r