Wpływ gazu ochronnego w spawaniu laserowym
Co może Ci dać odpowiedni gaz ochronny?
IW przypadku spawania laserowego wybór gazu ochronnego może mieć istotny wpływ na kształt, jakość, głębokość i szerokość spoiny.
W zdecydowanej większości przypadków wprowadzenie gazu ochronnego ma pozytywny wpływ na spoinę, natomiast niewłaściwe użycie gazu ochronnego może mieć negatywny wpływ na spawanie.
Właściwe i niewłaściwe skutki stosowania gazu ochronnego są następujące:
Właściwe użycie
Niewłaściwe użycie
1. Skuteczna ochrona jeziorka spawalniczego
Prawidłowe wprowadzenie gazu ochronnego może skutecznie chronić jeziorko spawalnicze przed utlenianiem lub nawet całkowicie mu zapobiec.
1. Pogorszenie stanu spoiny
Niewłaściwe wprowadzenie gazu ochronnego może skutkować słabą jakością spoiny.
2. Redukcja rozpryskiwania
Prawidłowe wprowadzenie gazu ochronnego może skutecznie ograniczyć powstawanie odprysków w trakcie procesu spawania.
2. Pękanie i obniżone właściwości mechaniczne
Wybór niewłaściwego rodzaju gazu może prowadzić do pękania spoin i pogorszenia parametrów mechanicznych.
3. Jednorodne formowanie się spoiny
Prawidłowe wprowadzenie gazu ochronnego sprzyja równomiernemu rozprowadzaniu się jeziorka spawalniczego podczas krzepnięcia, czego efektem jest jednolita i estetycznie wyglądająca spoina.
3. Zwiększone utlenianie lub interferencja
Wybór niewłaściwego natężenia przepływu gazu, zarówno zbyt wysokiego, jak i zbyt niskiego, może prowadzić do zwiększonego utleniania spoiny. Może to również powodować poważne zaburzenia w przepływie stopionego metalu, skutkując zapadnięciem się lub nierównomiernym uformowaniem spoiny.
4. Zwiększone wykorzystanie lasera
Prawidłowe wprowadzenie gazu ochronnego może skutecznie zmniejszyć efekt ekranowania, jaki na laser wywierają opary metali lub chmury plazmy, zwiększając w ten sposób wydajność lasera.
4. Niewystarczająca ochrona lub negatywny wpływ
Wybór niewłaściwej metody wprowadzania gazu może skutkować niewystarczającą ochroną spoiny lub nawet mieć negatywny wpływ na jej wykonanie.
5. Redukcja porowatości spoiny
Prawidłowe wprowadzenie gazu ochronnego może skutecznie zminimalizować powstawanie porów gazowych w spoinie. Wybierając odpowiedni rodzaj gazu, natężenie przepływu i metodę wprowadzania, można osiągnąć optymalne rezultaty.
5. Wpływ na głębokość spoiny
Wprowadzenie gazu ochronnego może mieć pewien wpływ na głębokość spoiny, zwłaszcza w przypadku spawania cienkich blach, gdzie ma to tendencję do zmniejszania głębokości spoiny.
Różne rodzaje gazu ochronnego
Najczęściej stosowanymi gazami ochronnymi w spawaniu laserowym są azot (N₂), argon (Ar) i hel (He). Gazy te mają różne właściwości fizyczne i chemiczne, co powoduje zróżnicowany wpływ na spoinę.
1. Azot (N2)
N₂ ma umiarkowaną energię jonizacji, wyższą niż Ar i niższą niż He. Pod wpływem lasera jonizuje w umiarkowanym stopniu, skutecznie redukując tworzenie się chmur plazmy i zwiększając wykorzystanie lasera. Jednak azot może reagować chemicznie ze stopami aluminium i stalą węglową w pewnych temperaturach, tworząc azotki. Może to zwiększyć kruchość i zmniejszyć wytrzymałość spoiny, negatywnie wpływając na jej właściwości mechaniczne. Dlatego nie zaleca się stosowania azotu jako gazu ochronnego do spoin stopów aluminium i stali węglowej. Z drugiej strony, azot może reagować ze stalą nierdzewną, tworząc azotki, które zwiększają wytrzymałość spoiny. Dlatego azot może być stosowany jako gaz ochronny do spawania stali nierdzewnej.
2. Gaz argonowy (Ar)
Argon ma stosunkowo najniższą energię jonizacji, co przekłada się na wyższy stopień jonizacji pod wpływem działania lasera. Jest to niekorzystne dla kontroli tworzenia się chmur plazmy i może mieć pewien wpływ na efektywne wykorzystanie laserów. Argon charakteryzuje się jednak bardzo niską reaktywnością i jest mało prawdopodobne, aby wchodził w reakcje chemiczne z metalami powszechnie stosowanymi. Ponadto argon jest ekonomiczny. Co więcej, ze względu na swoją wysoką gęstość, argon opada ponad jeziorko spawalnicze, zapewniając lepszą ochronę jeziorka. Dlatego może być stosowany jako konwencjonalny gaz osłonowy.
3. Gaz helowy (He)
Hel ma najwyższą energię jonizacji, co przekłada się na bardzo niski stopień jonizacji pod wpływem lasera. Pozwala to na lepszą kontrolę tworzenia się chmury plazmy, a lasery mogą skutecznie oddziaływać z metalami. Co więcej, hel charakteryzuje się bardzo niską reaktywnością i nie wchodzi łatwo w reakcje chemiczne z metalami, co czyni go doskonałym gazem do osłony spoin. Jednak ze względu na wysoki koszt helu, nie jest on zazwyczaj stosowany w masowej produkcji. Jest on powszechnie stosowany w badaniach naukowych lub w produktach o wysokiej wartości dodanej.
Dwie metody stosowania gazu ochronnego
Obecnie stosuje się dwie główne metody wprowadzania gazu osłonowego: nadmuch boczny poza osią i nadmuch współosiowy gazu osłonowego, jak pokazano odpowiednio na rysunku 1 i rysunku 2.
Rysunek 1: Gaz osłonowy z bocznym nadmuchem poza osią
Rysunek 2: Gaz osłonowy koncentryczny
Wybór pomiędzy dwiema metodami dmuchania zależy od różnych czynników.
Ogólnie rzecz biorąc, zaleca się stosowanie metody bocznego nadmuchu poza osią gazu osłonowego.
Jak wybrać odpowiedni gaz ochronny?
Po pierwsze, należy wyjaśnić, że termin „utlenianie” spoin jest terminem potocznym. Teoretycznie odnosi się on do pogorszenia jakości spoiny w wyniku reakcji chemicznych między metalem spoiny a szkodliwymi składnikami powietrza, takimi jak tlen, azot i wodór.
Zapobieganie utlenianiu spoiny polega na ograniczeniu lub unikaniu kontaktu tych szkodliwych składników z wysokotemperaturowym metalem spoiny. Ten stan wysokiej temperatury obejmuje nie tylko stopiony metal jeziorka spawalniczego, ale także cały okres od momentu stopienia metalu spoiny do momentu zestalenia się jeziorka i spadku jego temperatury poniżej określonego progu.
Proces spawania
Na przykład podczas spawania stopów tytanu, gdy temperatura przekracza 300°C, następuje szybka absorpcja wodoru; powyżej 450°C następuje szybka absorpcja tlenu; a powyżej 600°C następuje szybka absorpcja azotu.
Dlatego konieczna jest skuteczna ochrona spoiny ze stopu tytanu w fazie krzepnięcia, gdy jej temperatura spada poniżej 300°C, aby zapobiec utlenianiu. Z powyższego opisu jasno wynika, że wdmuchiwany gaz osłonowy musi zapewnić ochronę nie tylko jeziorka spawalniczego w odpowiednim momencie, ale także świeżo zakrzepniętego obszaru spoiny. W związku z tym metoda nadmuchu bocznego poza osią, pokazana na rysunku 1, jest generalnie preferowana, ponieważ oferuje szerszy zakres ochrony w porównaniu z metodą osłony koncentrycznej pokazaną na rysunku 2, zwłaszcza w świeżo zakrzepniętym obszarze spoiny.
Jednak w przypadku niektórych konkretnych produktów wybór metody musi zostać dokonany na podstawie struktury produktu i konfiguracji połączeń.
Szczegółowy wybór metody wprowadzania gazu ochronnego
1. Spawanie prostoliniowe
Jeżeli kształt spoiny produktu jest prosty, jak pokazano na rysunku 3, a konfiguracja połączenia obejmuje połączenia czołowe, połączenia zakładkowe, spoiny pachwinowe lub spoiny warstwowe, preferowaną metodą dla tego typu produktu jest metoda nadmuchu bocznego poza osią, pokazana na rysunku 1.
Rysunek 3: Spawanie w linii prostej
2. Spawanie płaskiej zamkniętej geometrii
Jak pokazano na rysunku 4, spoina w tego typu produktach ma zamknięty, płaski kształt, taki jak okrąg, wielokąt lub linia wielosegmentowa. Konfiguracje spoin mogą obejmować spoiny czołowe, zakładkowe lub warstwowe. W przypadku tego typu produktów preferowaną metodą jest użycie koncentrycznego gazu osłonowego pokazanego na rysunku 2.
Rysunek 4: Spaw o płaskiej zamkniętej geometrii
Wybór gazu osłonowego do płaskich spoin o zamkniętej geometrii ma bezpośredni wpływ na jakość, wydajność i koszty procesu spawalniczego. Jednak ze względu na różnorodność materiałów spawalniczych, dobór gazu spawalniczego w rzeczywistych procesach spawalniczych jest złożony. Wymaga on kompleksowego rozważenia materiałów spawalniczych, metod spawania, pozycji spawania oraz oczekiwanego efektu. Wybór najodpowiedniejszego gazu spawalniczego można ustalić poprzez próby spawalnicze, aby uzyskać optymalne rezultaty.
Wyświetlacz wideo | Rzut oka na ręczne spawanie laserowe
Dowiedz się więcej o tym, czym jest przenośna spawarka laserowa
W tym filmie wyjaśniono, czym jest spawarka laserowa i jak działa.instrukcje i struktury, które musisz znać.
To także kompletny poradnik, który powinieneś znać przed zakupem przenośnej spawarki laserowej.
Poniżej przedstawiono podstawowe składy spawarek laserowych o mocy 1000W, 1500W i 2000W.
Wszechstronne spawanie laserowe dla zróżnicowanych wymagań
W tym filmie prezentujemy kilka metod spawania, które można wykonać za pomocą ręcznej spawarki laserowej. Ręczna spawarka laserowa może zrównoważyć szanse początkującego spawacza i doświadczonego operatora spawarki.
Oferujemy opcje od 500 W aż do 3000 W.
Często zadawane pytania
- W spawaniu laserowym gaz osłonowy jest kluczowym elementem chroniącym obszar spawania przed zanieczyszczeniami atmosferycznymi. Wiązka laserowa o dużej intensywności, stosowana w tym rodzaju spawania, generuje znaczną ilość ciepła, tworząc jeziorko stopionego metalu.
Gaz obojętny jest często stosowany do ochrony jeziorka stopowego podczas spawania laserowego. W przypadku niektórych materiałów utlenianie powierzchni może nie być brane pod uwagę. Jednak w większości zastosowań do ochrony często stosuje się hel, argon, azot i inne gazy. Poniżej przyjrzyjmy się, dlaczego spawarki laserowe potrzebują gazu osłonowego podczas spawania.
W spawaniu laserowym gaz osłonowy wpływa na kształt spoiny, jej jakość, penetrację i szerokość wtopienia. W większości przypadków wdmuchiwanie gazu osłonowego ma pozytywny wpływ na spoinę.
- Mieszaniny argonu i heluMieszaniny argonu i helu: generalnie zalecane do większości zastosowań laserowego spawania aluminium, w zależności od mocy lasera. Mieszaniny argonu i tlenu: zapewniają wysoką wydajność i akceptowalną jakość spawania.
- Do projektowania i stosowania laserów gazowych wykorzystuje się następujące gazy: dwutlenek węgla (CO2), hel-neon (H i Ne) oraz azot (N).
Masz pytania dotyczące ręcznego spawania laserowego?
Czas publikacji: 19 maja 2023 r.