Влияние защитного газа при лазерной сварке
Что может дать вам правильный защитный газ?
IПри лазерной сварке выбор защитного газа может оказать существенное влияние на формирование, качество, глубину и ширину сварного шва.
В подавляющем большинстве случаев введение защитного газа оказывает положительное влияние на сварной шов, в то время как неправильное использование защитного газа может иметь пагубные последствия для сварки.
Правильные и неправильные последствия использования защитного газа следующие:
Правильное использование
Неправильное использование
1. Эффективная защита сварочной ванны
Правильное введение защитного газа может эффективно защитить сварочную ванну от окисления или даже полностью предотвратить окисление.
1. Разрушение сварного шва
Неправильное введение защитного газа может привести к ухудшению качества сварного шва.
2. Уменьшение разбрызгивания
Правильная подача защитного газа может эффективно снизить разбрызгивание в процессе сварки.
2. Трещины и снижение механических свойств
Выбор неправильного типа газа может привести к растрескиванию сварного шва и снижению механических характеристик.
3. Равномерное формирование сварного шва
Правильное введение защитного газа способствует равномерному распределению сварочной ванны при затвердевании, что приводит к получению однородного и эстетически привлекательного сварного шва.
3. Повышенное окисление или помехи
Неправильный выбор расхода газа, как слишком высокий, так и слишком низкий, может привести к повышенному окислению сварного шва. Это также может вызвать серьёзные нарушения в расплавленном металле, приводящие к разрушению или неравномерному формированию сварного шва.
4. Более широкое использование лазера
Правильная подача защитного газа может эффективно снизить экранирующий эффект струй металлических паров или плазменных облаков на лазер, тем самым повышая эффективность лазера.
4. Недостаточная защита или негативное воздействие
Выбор неправильного метода подачи газа может привести к недостаточной защите сварного шва или даже оказать отрицательное влияние на формирование сварного шва.
5. Уменьшение пористости сварного шва
Правильная подача защитного газа может эффективно минимизировать образование газовых пор в сварном шве. Выбор подходящего типа газа, расхода и способа подачи позволяет достичь идеальных результатов.
5. Влияние на глубину сварки
Введение защитного газа может оказать определенное влияние на глубину сварного шва, особенно при сварке тонких пластин, где оно имеет тенденцию уменьшать глубину шва.
Различные типы защитного газа
В качестве защитных газов при лазерной сварке обычно используются азот (N2), аргон (Ar) и гелий (He). Эти газы обладают различными физическими и химическими свойствами, что приводит к их различному воздействию на сварной шов.
1. Азот (N2)
N2 имеет умеренную энергию ионизации, выше, чем у Ar и ниже, чем у He. Под действием лазера он ионизируется в умеренной степени, что эффективно снижает образование плазменных облаков и увеличивает коэффициент использования лазера. Однако при определенных температурах азот может вступать в химическую реакцию с алюминиевыми сплавами и углеродистой сталью, образуя нитриды. Это может увеличить хрупкость и снизить вязкость сварного шва, отрицательно влияя на его механические свойства. Поэтому не рекомендуется использовать азот в качестве защитного газа для сварных швов алюминиевых сплавов и углеродистой стали. С другой стороны, азот может реагировать с нержавеющей сталью, образуя нитриды, которые повышают прочность сварного соединения. Поэтому азот можно использовать в качестве защитного газа для сварки нержавеющей стали.
2. Газ аргон (Ar)
Аргон обладает относительно низкой энергией ионизации, что обуславливает более высокую степень ионизации под воздействием лазера. Это неблагоприятно сказывается на контроле образования плазменных облаков и может оказывать определённое влияние на эффективность использования лазеров. Однако аргон обладает очень низкой реакционной способностью и вряд ли вступает в химические реакции с распространёнными металлами. Кроме того, аргон экономичен. Кроме того, благодаря своей высокой плотности аргон опускается над сварочной ванной, обеспечивая её лучшую защиту. Поэтому его можно использовать в качестве стандартного защитного газа.
3. Газ гелий (He)
Гелий обладает самой высокой энергией ионизации, что обеспечивает очень низкую степень ионизации под воздействием лазера. Он позволяет лучше контролировать образование плазменного облака, а лазеры могут эффективно взаимодействовать с металлами. Кроме того, гелий обладает очень низкой реакционной способностью и практически не вступает в химические реакции с металлами, что делает его превосходным газом для защиты сварных швов. Однако стоимость гелия высока, поэтому он, как правило, не используется в массовом производстве. Гелий широко применяется в научных исследованиях или для производства продукции с высокой добавленной стоимостью.
Два метода использования защитного газа
В настоящее время существует два основных метода подачи защитного газа: внеосевая боковая подача и коаксиальная подача защитного газа, как показано на рисунке 1 и рисунке 2 соответственно.
Рисунок 1: Защитный газ с боковой подачей вне оси
Рисунок 2: Коаксиальный защитный газ
Выбор между двумя методами продувки зависит от различных соображений.
В общем случае рекомендуется использовать метод боковой внеосевой продувки защитного газа.
Как выбрать правильный защитный газ?
Во-первых, важно уточнить, что термин «окисление» сварных швов — это разговорное выражение. Теоретически оно означает ухудшение качества сварного шва вследствие химических реакций между металлом шва и вредными компонентами воздуха, такими как кислород, азот и водород.
Предотвращение окисления сварного шва заключается в уменьшении или полном исключении контакта этих вредных компонентов с высокотемпературным металлом сварного шва. Это высокотемпературное состояние охватывает не только расплавленный металл сварочной ванны, но и весь период от расплавления металла сварного шва до его затвердевания и снижения температуры ниже определённого порогового значения.
Процесс сварки
Например, при сварке титановых сплавов при температуре выше 300°С происходит быстрое поглощение водорода, выше 450°С — быстрое поглощение кислорода, выше 600°С — быстрое поглощение азота.
Следовательно, для сварного шва из титанового сплава требуется эффективная защита в фазе кристаллизации, когда температура опускается ниже 300 °C, чтобы предотвратить окисление. Исходя из вышеизложенного, очевидно, что подаваемый защитный газ должен обеспечивать защиту не только сварочной ванны в соответствующий момент, но и только что затвердевшей области шва. Следовательно, метод бокового внеосевого обдува, показанный на рисунке 1, обычно предпочтительнее, поскольку он обеспечивает более широкий диапазон защиты по сравнению с методом коаксиальной защиты, показанным на рисунке 2, особенно для только что затвердевшей области шва.
Однако для некоторых конкретных изделий выбор метода должен осуществляться на основе конструкции изделия и конфигурации соединений.
Конкретный выбор способа введения защитного газа
1. Прямолинейный сварной шов
Если форма сварного шва изделия прямая, как показано на рисунке 3, а конфигурация соединения включает стыковые, нахлесточные, угловые или пакетные швы, предпочтительным методом для данного типа изделия является метод внеосевой боковой продувки, показанный на рисунке 1.
Рисунок 3: Прямолинейный сварной шов
2. Плоский сварной шов с замкнутой геометрией
Как показано на рисунке 4, сварной шов в данном типе изделий имеет замкнутую плоскую форму, например, круглую, многоугольную или многосегментную. Конфигурации соединений могут включать стыковые, нахлесточные и пакетные швы. Для данного типа изделий предпочтительным методом является использование коаксиального защитного газа, показанного на рисунке 2.
Рисунок 4: Плоский сварной шов с замкнутой геометрией
Выбор защитного газа для сварки плоских сварных швов замкнутой геометрии напрямую влияет на качество, эффективность и стоимость сварочного производства. Однако, ввиду разнообразия сварочных материалов, выбор сварочного газа в реальных сварочных процессах представляет собой сложную задачу. Он требует комплексного анализа сварочных материалов, методов сварки, положений сварки и желаемого результата. Выбор наиболее подходящего сварочного газа может быть определен путем проведения сварочных испытаний для достижения оптимальных результатов.
Видеодисплей | Обзор ручной лазерной сварки
Узнайте больше о том, что такое ручной лазерный сварочный аппарат
В этом видео объясняется, что такое лазерный сварочный аппарат иинструкции и структуры, которые вам необходимо знать.
Это также ваше полное руководство перед покупкой ручного лазерного сварочного аппарата.
Существуют базовые составы лазерного сварочного аппарата мощностью 1000 Вт, 1500 Вт и 2000 Вт.
Универсальная лазерная сварка для различных требований
В этом видео мы демонстрируем несколько методов сварки, которые можно реализовать с помощью ручного лазерного сварочного аппарата. Ручной лазерный сварочный аппарат может уравнять шансы новичка и опытного сварщика.
Мы предлагаем варианты мощностью от 500 Вт до 3000 Вт.
Часто задаваемые вопросы
- При лазерной сварке защитный газ является важнейшим компонентом, используемым для защиты зоны сварки от атмосферных загрязнений. Высокоинтенсивный лазерный луч, используемый при этом виде сварки, генерирует значительное количество тепла, создавая расплавленную металлическую ванну.
Инертный газ часто используется для защиты расплавленной ванны в процессе сварки на лазерных сварочных аппаратах. При сварке некоторых материалов окисление поверхности может не учитываться. Однако в большинстве случаев для защиты часто используются гелий, аргон, азот и другие газы. Далее рассмотрим, почему лазерным сварочным аппаратам необходим защитный газ при сварке.
При лазерной сварке защитный газ влияет на форму и качество шва, проплавление и ширину зоны сплавления. В большинстве случаев продувка защитного газа оказывает положительное влияние на качество шва.
- Смеси аргона и гелияСмеси аргона и гелия: обычно рекомендуются для большинства задач лазерной сварки алюминия в зависимости от мощности лазера. Смеси аргона и кислорода: обеспечивают высокую эффективность и приемлемое качество сварки.
- При разработке и применении газовых лазеров используются следующие газы: углекислый газ (CO2), гелий-неон (H и Ne) и азот (N).
Есть вопросы по ручной лазерной сварке?
Время публикации: 19 мая 2023 г.