Jak wybrać najlepszą mieszankę gazów do spawania laserowego?
Rodzaje, korzyści i zastosowania
Wstęp:
Najważniejsze rzeczy, które warto wiedzieć przed zanurzeniem się
Spawanie laserowe to precyzyjna metoda spawania, która wykorzystuje wiązkę laserową do topienia materiału obrabianego elementu, a następnie po schłodzeniu tworzy spoinę. W spawaniu laserowym kluczową rolę odgrywa gaz.
Gaz ochronny ma wpływ nie tylko na kształt, jakość, penetrację i szerokość spoiny spawalniczej, ale także bezpośrednio na jakość i wydajność spawania laserowego.
Jakie gazy są potrzebne do spawania laserowego?W tym artykule przyjrzymy się bliżejznaczenie gazów do spawania laserowego, jakie gazy są używane i jakie mają działanie.
Będziemy również polecaćnajlepsza spawarka laserowadla Twoich potrzeb.
Dlaczego do spawania laserowego potrzebny jest gaz?
Spawanie wiązką laserową
Podczas procesu spawania laserowego wiązka lasera o dużej gęstości energii jest skupiana na obszarze spawania przedmiotu obrabianego.
Powodując natychmiastowe stopienie powierzchniowego materiału przedmiotu obrabianego.
Podczas spawania laserowego wymagany jest gaz w celu ochrony obszaru spawania.
Kontroluj temperaturę, popraw jakość spoiny i chroń układ optyczny.
Wybór odpowiedniego rodzaju gazu i parametrów zasilania jest istotnym czynnikiem zapewniającym wydajność.
Stabilny proces spawania laserowego i uzyskanie wysokiej jakości efektów spawania.
1. Ochrona obszarów spawalniczych
Podczas procesu spawania laserowego obszar spoiny jest wystawiony na działanie środowiska zewnętrznego i jest podatny na działanie tlenu i innych gazów znajdujących się w powietrzu.
Tlen wywołuje reakcje utleniania, które mogą prowadzić do obniżenia jakości spoiny oraz powstawania porów i wtrąceń. Spoinę można skutecznie zabezpieczyć przed zanieczyszczeniem tlenem, dostarczając do obszaru spawania odpowiedni gaz, zazwyczaj gaz obojętny, taki jak argon.
2. Kontrola ciepła
Dobór i doprowadzenie gazu może pomóc w kontrolowaniu temperatury w obszarze spawania. Regulując natężenie przepływu i rodzaj gazu, można wpłynąć na szybkość chłodzenia obszaru spawania. Jest to istotne dla kontroli strefy wpływu ciepła (HAZ) podczas spawania i ograniczenia odkształceń termicznych.
3. Poprawiona jakość spoin
Niektóre gazy pomocnicze, takie jak tlen lub azot, mogą poprawić jakość i wydajność spoin. Na przykład, dodanie tlenu może poprawić penetrację spoiny i zwiększyć prędkość spawania, a jednocześnie wpłynąć na kształt i głębokość spoiny.
4. Chłodzenie gazu
Podczas spawania laserowego obszar spawania jest zazwyczaj narażony na wysokie temperatury. Zastosowanie systemu chłodzenia gazowego może pomóc w kontrolowaniu temperatury obszaru spawania i zapobieganiu przegrzaniu. Jest to niezbędne do zmniejszenia naprężeń termicznych w obszarze spawania i poprawy jego jakości.
Zautomatyzowane spawanie wiązką laserową
5. Ochrona gazowa systemów optycznych
Wiązka laserowa skupiana jest na obszarze spawania za pomocą układu optycznego.
W procesie lutowania stopiony materiał i powstające aerozole mogą zanieczyścić elementy optyczne.
Wprowadzenie gazów do obszaru spawania pozwala na redukcję ryzyka zanieczyszczenia i wydłużenie żywotności układu optycznego.
Jakie gazy są stosowane w spawaniu laserowym?
Podczas spawania laserowego gaz może odizolować powietrze od płyty spawalniczej i zapobiec jego reakcji z powietrzem. Dzięki temu powierzchnia spawanej blachy będzie bielsza i piękniejsza. Gaz chroni również soczewki przed pyłem spawalniczym. Zazwyczaj stosuje się następujące gazy:
1. Gaz ochronny:
Gazy osłonowe, zwane czasami „gazami obojętnymi”, odgrywają ważną rolę w procesie spawania laserowego. Procesy spawania laserowego często wykorzystują gazy obojętne do ochrony jeziorka spawalniczego. Powszechnie stosowane gazy ochronne w spawaniu laserowym to głównie argon i neon. Ich właściwości fizyczne i chemiczne różnią się, dlatego też ich wpływ na spoinę również jest różny.
Gaz ochronny:Argon
Argon jest jednym z najpowszechniej stosowanych gazów obojętnych.
Pod wpływem działania lasera stopień jonizacji jest wysoki, co nie sprzyja kontrolowaniu powstawania chmur plazmy, co będzie miało pewien wpływ na efektywne wykorzystanie laserów.
Dzięki swojej obojętności argon nie jest wykorzystywany w procesie lutowania, a dodatkowo dobrze odprowadza ciepło, co pozwala na kontrolowanie temperatury w obszarze lutowania.
Gaz ochronny:Neon
Neon jest często stosowany jako gaz obojętny, podobny do argonu, i służy głównie do ochrony obszaru spawania przed tlenem i innymi zanieczyszczeniami w środowisku zewnętrznym.
Należy pamiętać, że neon nie nadaje się do wszystkich zastosowań spawania laserowego.
Używa się go głównie do specjalnych zadań spawalniczych, takich jak spawanie grubszych materiałów lub gdy wymagane są głębsze spoiny.
2. Gaz pomocniczy:
Podczas procesu spawania laserowego, oprócz głównego gazu ochronnego, można również stosować gazy pomocnicze w celu poprawy wydajności i jakości spawania. Poniżej przedstawiono kilka typowych gazów pomocniczych stosowanych w spawaniu laserowym.
Gaz pomocniczy:Tlen
Tlen jest powszechnie stosowany jako gaz pomocniczy i może być stosowany w celu zwiększenia ciepła i głębokości spawania.
Dodanie tlenu może zwiększyć prędkość spawania i penetrację, ale należy to robić ostrożnie, aby uniknąć nadmiaru tlenu, który może powodować problemy z utlenianiem.
Gaz pomocniczy:Wodór/mieszanina wodoru
Wodór poprawia jakość spoin i ogranicza powstawanie porowatości.
Mieszaniny argonu i wodoru są stosowane w niektórych zastosowaniach specjalnych, takich jak spawanie stali nierdzewnej. Zawartość wodoru w mieszance wynosi zazwyczaj od 2% do 15%.
Gaz ochronny:Azot
Azot jest często stosowany jako gaz pomocniczy przy spawaniu laserowym.
Energia jonizacji azotu jest umiarkowana, wyższa niż argonu i niższa niż wodoru.
Stopień jonizacji jest zazwyczaj uzyskiwany pod wpływem działania lasera. Pozwala to na lepszą redukcję tworzenia się chmur plazmy, zapewnienie wyższej jakości spoin i ich lepszego wyglądu oraz ograniczenie wpływu tlenu na spoiny.
Azotu można również używać do kontrolowania temperatury obszaru spawania i ograniczania tworzenia się pęcherzyków i porów.
Gaz ochronny:Hel
Do spawania laserowego dużej mocy zwykle stosuje się hel, ponieważ ma niską przewodność cieplną i nie ulega łatwej jonizacji, co pozwala na płynne przejście wiązki laserowej i bezproblemowe dotarcie energii wiązki do powierzchni przedmiotu obrabianego.
Sprzyja spawaniu z większą mocą. Hel może być również stosowany do poprawy jakości spoin i kontroli temperatury spawania. Jest to najskuteczniejszy gaz osłonowy stosowany w spawaniu laserowym, ale jest stosunkowo drogi.
3. Gaz chłodzący:
Gaz chłodzący jest często stosowany podczas spawania laserowego w celu kontrolowania temperatury obszaru spawania, zapobiegania przegrzaniu i utrzymania jakości spawania. Poniżej przedstawiono kilka powszechnie stosowanych gazów chłodzących:
Gaz/Medium chłodzące:Woda
Woda to powszechnie stosowany środek chłodzący, często używany do chłodzenia generatorów laserowych i optycznych systemów spawania laserowego.
Systemy chłodzenia wodnego pomagają utrzymać stabilną temperaturę generatora laserowego i elementów optycznych, gwarantując stabilność i wydajność wiązki laserowej.
Gaz/Medium chłodzące:Gazy atmosferyczne
W niektórych procesach spawania laserowego do chłodzenia można stosować gazy atmosferyczne.
Na przykład w układzie optycznym generatora laserowego otaczający gaz atmosferyczny może zapewnić efekt chłodzenia.
Gaz/Medium chłodzące:Gazy obojętne
Jako gazy chłodzące można również stosować gazy obojętne, takie jak argon i azot.
Mają niższą przewodność cieplną i mogą być stosowane do kontrolowania temperatury obszaru spawania oraz zmniejszania strefy wpływu ciepła (HAZ).
Gaz/Medium chłodzące:Ciekły azot
Ciekły azot to medium chłodzące o wyjątkowo niskiej temperaturze, którego można używać do spawania laserowego o bardzo dużej mocy.
Zapewnia bardzo efektywny efekt chłodzenia i pozwala na kontrolę temperatury w obszarze spawania.
4. Mieszanka gazowa:
Mieszaniny gazowe są powszechnie stosowane w spawalnictwie w celu optymalizacji różnych aspektów procesu, takich jak prędkość spawania, głębokość wtopienia i stabilność łuku. Istnieją dwa główne rodzaje mieszanek gazowych: binarne i trójskładnikowe.
Mieszaniny gazów binarnych:Argon + Tlen
Dodanie niewielkiej ilości tlenu do argonu poprawia stabilność łuku, oczyszcza jeziorko spawalnicze i zwiększa prędkość spawania. Ta mieszanka jest powszechnie stosowana do spawania stali węglowej, stali niskostopowej i stali nierdzewnej.
Mieszaniny gazów binarnych:Argon + dwutlenek węgla
Dodatek CO₂ do argonu zwiększa wytrzymałość spoiny i odporność na korozję, jednocześnie redukując odpryski. Mieszanka ta jest często stosowana do spawania stali węglowej i nierdzewnej.
Mieszaniny gazów binarnych:Argon + Wodór
Wodór podnosi temperaturę łuku, poprawia prędkość spawania i zmniejsza liczbę wad spawalniczych. Jest szczególnie przydatny do spawania stopów na bazie niklu i stali nierdzewnej.
Mieszaniny gazów trójskładnikowych:Argon + Tlen + Dwutlenek węgla
Ta mieszanka łączy zalety mieszanki argon-tlen i argon-CO₂. Zmniejsza powstawanie odprysków, poprawia płynność jeziorka spawalniczego i poprawia jakość spoiny. Jest szeroko stosowana do spawania stali węglowej, stali niskostopowej i stali nierdzewnej o różnych grubościach.
Mieszaniny gazów trójskładnikowych:Argon + Hel + Dwutlenek węgla
Ta mieszanka poprawia stabilność łuku, podnosi temperaturę jeziorka spawalniczego i zwiększa prędkość spawania. Jest stosowana w spawaniu łukiem zwarciowym i ciężkich zastosowaniach spawalniczych, zapewniając lepszą kontrolę nad utlenianiem.
Wybór gazu w różnych zastosowaniach
Ręczne spawanie laserowe
W różnych zastosowaniach spawania laserowego wybór odpowiedniego gazu ma kluczowe znaczenie, ponieważ różne kombinacje gazów mogą zapewniać różną jakość, szybkość i wydajność spawania. Oto kilka wskazówek, które pomogą Ci wybrać odpowiedni gaz do konkretnego zastosowania:
Rodzaj materiału spawalniczego:
Stal nierdzewnazwykle używaArgon lub mieszanina argonu i wodoru.
Aluminium i stopy aluminiumczęsto używamCzysty argon.
Stopy tytanuczęsto używamAzot.
Stale wysokowęgloweczęsto używamTlen jako gaz pomocniczy.
Prędkość spawania i penetracja:
Jeśli wymagana jest większa prędkość spawania lub głębsze wtopienie, można dostosować kombinację gazów. Dodatek tlenu często poprawia prędkość i wtopienie, ale należy go starannie kontrolować, aby uniknąć problemów z utlenianiem.
Kontrola strefy wpływu ciepła (HAZ):
W zależności od czyszczonego materiału, podczas procesu czyszczenia mogą powstawać niebezpieczne odpady wymagające specjalnych procedur postępowania. Może to zwiększyć całkowity koszt czyszczenia laserowego.
Jakość spoiny:
Niektóre kombinacje gazów mogą poprawić jakość i wygląd spoin. Na przykład azot może zapewnić lepszy wygląd i jakość powierzchni.
Kontrola porów i pęcherzyków powietrza:
W zastosowaniach wymagających bardzo wysokiej jakości spoin należy zwrócić szczególną uwagę na powstawanie porów i pęcherzy. Prawidłowy dobór gazu może zmniejszyć ryzyko wystąpienia tych wad.
Rozważania dotyczące sprzętu i kosztów:
Na wybór gazu wpływa również rodzaj sprzętu i jego cena. Niektóre gazy mogą wymagać specjalnych systemów zasilania lub wyższych kosztów.
W przypadku niektórych zastosowań zaleca się konsultację z inżynierem spawalnikiem lub producentem profesjonalnego sprzętu do spawania laserowego, aby uzyskać fachową poradę i zoptymalizować proces spawania.
Zazwyczaj przed wyborem ostatecznej kombinacji gazów konieczne jest przeprowadzenie pewnych eksperymentów i optymalizacji.
W zależności od konkretnego zastosowania, w celu znalezienia optymalnych warunków spawania można wypróbować różne kombinacje gazów i parametrów.
Rzeczy, które musisz wiedzieć o: ręcznym spawaniu laserowym
Zalecana spawarka laserowa
Aby zoptymalizować zadania związane z obróbką metali i materiałów, niezbędny jest dobór odpowiedniego sprzętu. MimoWork Laser zalecaRęczna spawarka laserowado precyzyjnego i wydajnego łączenia metali.
Wysoka wydajność i moc do różnych zastosowań spawalniczych
Ręczna spawarka laserowa o mocy 2000 W charakteryzuje się niewielkimi rozmiarami, ale doskonałą jakością spawania.
Stabilne źródło lasera światłowodowego i podłączony kabel światłowodowy zapewniają bezpieczne i stabilne dostarczanie wiązki laserowej.
Dzięki dużej mocy otwór spawalniczy laserowy jest perfekcyjny i umożliwia uzyskanie trwalszego połączenia spawanego, nawet w przypadku grubych metali.
Ta przenośna spawarka laserowa o zwartej i małej konstrukcji jest wyposażona w ruchomy, ręczny pistolet spawalniczy, który jest lekki i wygodny w zastosowaniach spawalniczych z użyciem wielu laserów pod dowolnym kątem i na dowolnej powierzchni.
Opcjonalne różne typy dysz spawarki laserowej i automatyczne systemy podawania drutu sprawiają, że spawanie laserowe jest łatwiejsze i przyjazne dla początkujących.
Szybkie spawanie laserowe znacznie zwiększa wydajność i efektywność produkcji, zapewniając jednocześnie doskonały efekt spawania laserowego.
Streszczać
Krótko mówiąc, spawanie laserowe wymaga użycia gazu w celu ochrony obszarów spawania, kontroli temperatury, poprawy jakości spoiny oraz ochrony systemów optycznych. Wybór odpowiednich rodzajów gazu i parametrów zasilania jest ważnym czynnikiem zapewniającym wydajny i stabilny proces spawania laserowego oraz uzyskanie wysokiej jakości rezultatów spawania. Różne materiały i zastosowania mogą wymagać różnych rodzajów i proporcji mieszanki, aby spełnić specyficzne wymagania spawalnicze.
Skontaktuj się z nami już dziśaby dowiedzieć się więcej o naszych ploterach laserowych i o tym, jak mogą one zoptymalizować proces produkcji metodą cięcia.
Powiązane linki
Masz jakieś pomysły na temat urządzeń do spawania laserowego?
Czas publikacji: 13-01-2025