Como selecionar as melhores misturas de gases para sua soldagem a laser?
Tipos, benefícios e aplicações
Introdução:
Principais coisas a saber antes de mergulhar
A soldagem a laser é um método de soldagem de alta precisão que usa um feixe de laser para derreter o material da peça e, em seguida, forma uma solda após o resfriamento. Na soldagem a laser, o gás desempenha um papel fundamental. O gás protetor não afeta apenas a formação do cordão de soldagem, a qualidade do cordão de soldagem, a penetração do cordão de soldagem e a largura de penetração, mas também afeta diretamente a qualidade e a eficiência da soldagem a laser.Quais gases são necessários para soldagem a laser?Este artigo analisará em profundidadea importância dos gases de soldagem a laser, os gases utilizados e o que eles fazem. Também recomendaremosa melhor máquina de solda a laserpara suas necessidades.
Durante o processo de soldagem a laser, um feixe de laser de alta densidade de energia é focado na área de soldagem da peça, causando a fusão instantânea do material da superfície da peça. O gás é necessário durante a soldagem a laser para proteger a área de soldagem, controlar a temperatura, melhorar a qualidade da solda e proteger o sistema óptico. A escolha do tipo de gás e dos parâmetros de fornecimento apropriados são fatores importantes para garantir um processo de soldagem a laser eficiente e estável e obter resultados de soldagem de alta qualidade.
1. Proteção de áreas de soldagem
Durante o processo de soldagem a laser, a área de solda fica exposta ao ambiente externo e é facilmente afetada pelo oxigênio e outros gases do ar.
O oxigênio desencadeia reações de oxidação que podem levar à redução da qualidade da solda e à criação de poros e inclusões. A solda pode ser efetivamente protegida da contaminação por oxigênio fornecendo um gás apropriado, geralmente um gás inerte como o argônio, para a área de soldagem.
2. Controle de calor
A seleção e o fornecimento de gás podem ajudar a controlar a temperatura da área de soldagem. Ao ajustar a vazão e o tipo de gás, a taxa de resfriamento da área de soldagem pode ser afetada. Isto é importante para controlar a zona afetada pelo calor (ZTA) durante a soldagem e reduzir a distorção térmica.
3. Melhor qualidade de solda
Alguns gases auxiliares, como oxigênio ou nitrogênio, podem melhorar a qualidade e o desempenho das soldas. Por exemplo, a adição de oxigênio pode melhorar a penetração da solda e aumentar a velocidade de soldagem, ao mesmo tempo que afeta a forma e a profundidade da solda.
4. Resfriamento de gás
Na soldagem a laser, a área de soldagem geralmente é afetada por altas temperaturas. Usar um sistema de resfriamento a gás pode ajudar a controlar a temperatura da área de soldagem e evitar o superaquecimento. Isto é essencial para reduzir o estresse térmico na área de soldagem e melhorar a qualidade da soldagem.
5. Proteção contra gases de sistemas ópticos
O feixe de laser é focado na área de soldagem através de um sistema óptico. Durante o processo de soldagem, o material fundido e os aerossóis gerados podem contaminar os componentes ópticos. Ao introduzir gases na área de soldagem, o risco de contaminação é reduzido e a vida útil do sistema óptico é prolongada.
Na soldagem a laser, o gás pode isolar o ar da placa de soldagem e evitar que reaja com o ar. Desta forma, a superfície de soldagem da placa metálica ficará mais branca e bonita. O uso de gás também protege as lentes do pó de soldagem. Geralmente são utilizados os seguintes gases:
1. Gás protetor:
Os gases de proteção, às vezes chamados de “gases inertes”, desempenham um papel importante no processo de soldagem a laser. Os processos de soldagem a laser geralmente usam gases inertes para proteger a poça de fusão. Os gases de proteção comumente usados na soldagem a laser incluem principalmente argônio e néon. Suas propriedades físicas e químicas são diferentes, portanto seus efeitos na solda também são diferentes.
·Argônio: O argônio é um dos gases inertes mais comumente usados. Possui alto grau de ionização sob a ação do laser, o que não favorece o controle da formação de nuvens de plasma, o que terá certo impacto no uso eficaz dos lasers. A natureza inerte do argônio o mantém fora do processo de soldagem, ao mesmo tempo que dissipa bem o calor, ajudando a controlar a temperatura na área de soldagem.
·Néon: O néon é frequentemente usado como gás inerte, semelhante ao argônio, e é usado principalmente para proteger a área de soldagem do oxigênio e outros poluentes do ambiente externo. É importante observar que o néon não é adequado para todas as aplicações de soldagem a laser. É usado principalmente para algumas tarefas especiais de soldagem, como soldagem de materiais mais espessos ou quando são necessárias costuras de solda mais profundas.
2. Gás Auxiliar:
Durante o processo de soldagem a laser, além do gás protetor principal, gases auxiliares também podem ser utilizados para melhorar o desempenho e a qualidade da soldagem. A seguir estão alguns gases auxiliares comuns usados na soldagem a laser:
· Oxigênio: O oxigênio é comumente usado como gás auxiliar e pode ser usado para aumentar o calor e a profundidade da solda durante a soldagem. A adição de oxigênio pode aumentar a velocidade e a penetração da soldagem, mas precisa ser cuidadosamente controlada para evitar que o excesso de oxigênio cause problemas de oxidação.
· Nitrogênio: O nitrogênio também é frequentemente usado como gás auxiliar na soldagem a laser. A energia de ionização do nitrogênio é moderada, superior à do argônio e inferior à do hidrogênio. O grau de ionização geralmente ocorre sob a ação de um laser. Pode reduzir melhor a formação de nuvens de plasma, fornecer soldas e aparência de maior qualidade e reduzir o impacto do oxigênio nas soldas. O nitrogênio também pode ser utilizado para controlar a temperatura da área de soldagem e reduzir a formação de bolhas e poros.
· Mistura Hidrogênio/Hidrogênio: O hidrogênio melhora a qualidade das soldas e reduz a formação de porosidade. Misturas de argônio e hidrogênio são usadas em algumas aplicações especiais, como soldagem de aço inoxidável. O teor de hidrogénio da mistura varia tipicamente entre 2% e 15%.
·Hélio: O hélio é normalmente usado para soldagem a laser de alta potência porque tem baixa condutividade térmica e não é facilmente ionizado, permitindo que o laser passe suavemente e a energia do feixe alcance a superfície da peça sem quaisquer obstáculos. Propício para soldagem de maior potência. O hélio também pode ser usado para melhorar a qualidade da solda e controlar as temperaturas de soldagem. Este é o gás de proteção mais eficaz usado na soldagem a laser, mas é relativamente caro.
3. Gás de resfriamento:
O gás de resfriamento é frequentemente usado durante a soldagem a laser para controlar a temperatura da área de soldagem, evitar superaquecimento e manter a qualidade da soldagem. A seguir estão alguns gases de resfriamento comumente usados:
·Água: A água é um meio de resfriamento comum, frequentemente usado para resfriar geradores de laser e sistemas ópticos de soldagem a laser. Os sistemas de resfriamento de água podem ajudar a manter uma temperatura estável do gerador de laser e dos componentes ópticos para garantir a estabilidade e o desempenho do feixe de laser.
·Gases atmosféricos: Em alguns processos de soldagem a laser, gases atmosféricos ambientais podem ser usados para resfriamento. Por exemplo, no sistema óptico de um gerador de laser, o gás da atmosfera circundante pode proporcionar um efeito de resfriamento.
·Gases inertes: Gases inertes como argônio e nitrogênio também podem ser usados como gases de resfriamento. Possuem menor condutividade térmica e podem ser utilizados para controlar a temperatura da área de soldagem e reduzir a zona afetada pelo calor (ZTA).
·Nitrogênio líquido: O nitrogênio líquido é um meio de resfriamento de temperatura extremamente baixa que pode ser usado para soldagem a laser de potência extremamente alta. Proporciona um efeito de resfriamento muito eficaz e garante o controle da temperatura na área de soldagem.
4. Gás Misto:
Misturas de gases são comumente usadas na soldagem para otimizar vários aspectos do processo, como velocidade de soldagem, profundidade de penetração e estabilidade do arco. Existem dois tipos principais de misturas de gases: misturas binárias e ternárias.
1. Misturas de gases binários:
·Argônio + Oxigênio: Adicionar uma pequena quantidade de oxigênio ao argônio melhora a estabilidade do arco, refina a poça de fusão e aumenta a velocidade de soldagem. Esta mistura é comumente usada para soldagem de aço carbono, aço de baixa liga e aço inoxidável.
·Argônio + Dióxido de Carbono: A adição de CO₂ ao argônio aumenta a resistência da soldagem e a resistência à corrosão, ao mesmo tempo que reduz respingos. Esta mistura é frequentemente usada para soldar aço carbono e aço inoxidável.
·Argônio + Hidrogênio: O hidrogênio aumenta a temperatura do arco, melhora a velocidade de soldagem e reduz defeitos de soldagem. É especialmente útil para soldar ligas à base de níquel e aço inoxidável.
2. Misturas ternárias de gases:
·Argônio + Oxigênio + Dióxido de Carbono: Esta mistura combina os benefícios das misturas argônio-oxigênio e argônio-CO₂. Reduz respingos, melhora a fluidez da poça de fusão e melhora a qualidade da solda. É amplamente utilizado para soldar várias espessuras de aço carbono, aço de baixa liga e aço inoxidável.
·Argônio + Hélio + Dióxido de Carbono: Esta mistura ajuda a melhorar a estabilidade do arco, aumenta a temperatura da poça de fusão e aumenta a velocidade de soldagem. É utilizado em soldagem a arco de curto-circuito e aplicações de soldagem pesada, oferecendo melhor controle sobre a oxidação.
Seleção de gás em diferentes aplicações
Em diferentes aplicações de soldagem a laser, a escolha do gás apropriado é crucial, porque diferentes combinações de gases podem produzir diferentes qualidades, velocidades e eficiências de soldagem. Aqui estão algumas diretrizes para ajudá-lo a escolher o gás certo para sua aplicação específica:
Tipo de material de soldagem:
Diferentes materiais requerem diferentes combinações de gases. De um modo geral.
·O aço inoxidável normalmente usa argônio ou uma mistura de argônio/hidrogênio.
·O alumínio e as ligas de alumínio costumam usar argônio puro.
·As ligas de titânio costumam usar nitrogênio.
·Os aços com alto teor de carbono costumam usar oxigênio como gás auxiliar.
Velocidade e penetração de soldagem:
Se for necessária uma velocidade de soldagem mais alta ou uma penetração de soldagem mais profunda, a combinação de gases pode ser ajustada. A adição de oxigênio geralmente melhora a velocidade e a penetração, mas precisa ser cuidadosamente controlada para evitar problemas de oxidação.
Qualidade da solda:
Algumas combinações de gases podem melhorar a qualidade e a aparência das soldas. Por exemplo, o nitrogênio pode proporcionar uma melhor aparência e qualidade de superfície.
Controle de poros e bolhas:
Para aplicações que exigem soldas de altíssima qualidade, atenção especial deve ser dada à formação de poros e bolhas. A seleção adequada do gás pode reduzir o risco desses defeitos.
Controle da zona afetada pelo calor (HAZ):
Dependendo do material a ser limpo, durante o processo de limpeza podem ser gerados resíduos perigosos que requerem procedimentos especiais de manuseio. Isso pode aumentar o custo geral do processo de limpeza a laser.
Considerações sobre equipamentos e custos:
A seleção do gás também é influenciada pelo tipo e custo do equipamento. Alguns gases podem exigir sistemas de abastecimento especiais ou custos mais elevados.
Para aplicações específicas, é recomendado trabalhar com um engenheiro de soldagem ou um fabricante profissional de equipamentos de soldagem a laser para obter aconselhamento profissional e otimizar o processo de soldagem. Geralmente são necessárias alguma experimentação e otimização antes que a combinação final de gases seja selecionada. Dependendo da aplicação específica, diferentes combinações e parâmetros de gases podem ser testados para encontrar as condições ideais de soldagem.
Coisas que você precisa saber: soldagem a laser portátil
Máquina de solda a laser recomendada
Para otimizar suas tarefas de metalurgia e processamento de materiais, é essencial selecionar o equipamento certo. MimoWork Laser recomenda oMáquina de solda a laser portátilpara união de metais precisa e eficiente.
Alta capacidade e potência para diversas aplicações de soldagem
A máquina de solda a laser portátil de 2.000 W é caracterizada pelo tamanho pequeno da máquina, mas pela qualidade de soldagem brilhante.
Uma fonte de laser de fibra estável e um cabo de fibra conectado fornecem um fornecimento seguro e estável do feixe de laser.
Com a alta potência, o buraco da fechadura da soldagem a laser é aperfeiçoável e permite que a junta de soldagem seja mais firme, mesmo para metais espessos.
Com uma aparência de máquina compacta e pequena, a máquina de solda a laser portátil é equipada com uma pistola de solda a laser portátil móvel que é leve e conveniente para aplicações de soldagem multi-laser em qualquer ângulo e superfície.
Vários tipos opcionais de bicos de soldagem a laser e sistemas automáticos de alimentação de arame tornam a operação de soldagem a laser mais fácil e amigável para iniciantes.
A soldagem a laser de alta velocidade aumenta muito a eficiência e a produção da produção, ao mesmo tempo que permite um excelente efeito de soldagem a laser.
Resumir
Resumindo, a soldagem a laser precisa usar gás para proteger as áreas de soldagem, controlar a temperatura, melhorar a qualidade da solda e proteger os sistemas ópticos. A seleção de tipos de gás e parâmetros de fornecimento apropriados é um fator importante para garantir um processo de soldagem a laser eficiente e estável e obter resultados de soldagem de alta qualidade. Diferentes materiais e aplicações podem exigir diferentes tipos e proporções mistas para atender a requisitos específicos de soldagem.
Entre em contato conosco hojepara saber mais sobre nossos cortadores a laser e como eles podem otimizar seu processo de produção de corte.
Links relacionados
Alguma idéia sobre máquinas de solda a laser?
Horário da postagem: 13 de janeiro de 2025