Влияние защитного газа при лазерной сварке
Ручной лазерный сварочный аппарат
Содержание главы:
▶ Что может дать вам правый защитный газ?
▶ Различные типы защитного газа
▶ Два метода использования защитного газа
▶ Как выбрать подходящий защитный газ?
Ручная лазерная сварка
Положительный эффект правильного защитного газа
При лазерной сварке выбор защитного газа может оказать существенное влияние на формирование, качество, глубину и ширину сварного шва. В подавляющем большинстве случаев введение защитного газа положительно влияет на сварной шов. Однако это может иметь и негативные последствия. Положительные эффекты использования правильного защитного газа заключаются в следующем:
1. Эффективная защита сварочной ванны.
Правильное введение защитного газа может эффективно защитить сварочную ванну от окисления или даже полностью предотвратить окисление.
2. Уменьшение разбрызгивания
Правильная подача защитного газа может эффективно уменьшить разбрызгивание во время процесса сварки.
3. Равномерное формирование сварного шва.
Правильная подача защитного газа способствует равномерному распространению сварочной ванны в процессе затвердевания, в результате чего сварной шов получается равномерным и эстетичным.
4. Увеличение использования лазера
Правильное введение защитного газа может эффективно уменьшить экранирующий эффект шлейфов паров металла или плазменных облаков на лазер, тем самым повышая его эффективность.
5. Уменьшение пористости сварного шва.
Правильная подача защитного газа может эффективно минимизировать образование газовых пор в сварном шве. Выбрав соответствующий тип газа, скорость потока и метод введения, можно достичь идеальных результатов.
Однако,
Неправильное использование защитного газа может оказать вредное воздействие на сварку. К нежелательным последствиям относятся:
1. Износ сварного шва.
Неправильная подача защитного газа может привести к ухудшению качества сварного шва.
2. Растрескивание и снижение механических свойств.
Выбор неправильного типа газа может привести к растрескиванию сварного шва и снижению механических характеристик.
3. Повышенное окисление или помехи.
Выбор неправильного расхода газа, слишком высокого или слишком низкого, может привести к повышенному окислению сварного шва. Это также может вызвать серьезные нарушения расплавленного металла, приводящие к разрушению или неравномерному формированию сварного шва.
4. Недостаточная защита или негативное воздействие.
Выбор неправильного способа введения газа может привести к недостаточной защите сварного шва или даже оказать негативное влияние на формирование сварного шва.
5. Влияние на глубину сварного шва
Введение защитного газа может оказать определенное влияние на глубину сварного шва, особенно при сварке тонких листов, где оно имеет тенденцию к уменьшению глубины сварного шва.
Ручная лазерная сварка
Виды защитных газов
Обычно при лазерной сварке используются защитные газы: азот (N2), аргон (Ar) и гелий (He). Эти газы имеют разные физические и химические свойства, что приводит к 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, эффективно уменьшая образование плазменных облаков и увеличивая коэффициент использования лазера. Однако азот может химически реагировать с алюминиевыми сплавами и углеродистой сталью при определенных температурах, образуя нитриды. Это может повысить хрупкость и снизить вязкость сварного шва, отрицательно влияя на его механические свойства. Поэтому использование азота в качестве защитного газа для сварных швов алюминиевых сплавов и углеродистых сталей не рекомендуется. С другой стороны, азот может вступать в реакцию с нержавеющей сталью, образуя нитриды, повышающие прочность сварного соединения. Поэтому азот можно использовать в качестве защитного газа при сварке нержавеющей стали.
2. Газ аргон (Ar)
Газ аргон имеет относительно низкую энергию ионизации, что приводит к более высокой степени ионизации под действием лазера. Это неблагоприятно для контроля образования плазменных облаков и может оказать определенное влияние на эффективное использование лазеров. Однако аргон имеет очень низкую реакционную способность и вряд ли вступит в химические реакции с обычными металлами. Кроме того, аргон экономически эффективен. Кроме того, благодаря своей высокой плотности аргон опускается над сварочной ванной, обеспечивая лучшую защиту сварочной ванны. Поэтому его можно использовать в качестве обычного защитного газа.
3. Газ гелий (He)
Газообразный гелий имеет самую высокую энергию ионизации, что приводит к очень низкой степени ионизации под действием лазера. Это позволяет лучше контролировать формирование плазменного облака, а лазеры могут эффективно взаимодействовать с металлами. Кроме того, гелий имеет очень низкую реакционную способность и с трудом вступает в химические реакции с металлами, что делает его отличным газом для защиты сварных швов. Однако стоимость гелия высока, поэтому в массовом производстве продукции его вообще не используют. Его обычно используют в научных исследованиях или для производства продуктов с высокой добавленной стоимостью.
Ручная лазерная сварка
Методы введения защитного газа
В настоящее время существует два основных метода подачи защитного газа: внеосевая боковая продувка и коаксиальный защитный газ, как показано на Рисунке 1 и Рисунке 2 соответственно.
Рис. 1. Защитный газ для боковой продувки вне оси
Рисунок 2. Коаксиальный защитный газ
Выбор между двумя методами продувки зависит от различных соображений. В целом рекомендуется использовать метод внеосевой боковой продувки защитного газа.
Ручная лазерная сварка
Принципы выбора способа введения защитного газа
Во-первых, важно уточнить, что термин «оксидирование» сварных швов – выражение разговорное. Теоретически это относится к ухудшению качества сварного шва из-за химических реакций между металлом сварного шва и вредными компонентами воздуха, такими как кислород, азот и водород.
Предотвращение окисления сварного шва предполагает уменьшение или исключение контакта между этими вредными компонентами и высокотемпературным металлом сварного шва. К этому высокотемпературному состоянию относится не только расплавленный металл сварочной ванны, но и весь период от момента плавления металла шва до затвердевания ванны и снижения ее температуры ниже определенного порога.
Например, при сварке титановых сплавов при температуре выше 300°С происходит быстрое поглощение водорода; выше 450°С происходит быстрое поглощение кислорода; а выше 600°C происходит быстрое поглощение азота. Поэтому необходима эффективная защита сварного шва из титанового сплава на этапе его затвердевания и снижения его температуры ниже 300°С для предотвращения окисления. Из приведенного выше описания ясно, что подаваемый защитный газ должен обеспечивать защиту не только сварочной ванны в соответствующий момент, но также и только что затвердевшей области сварного шва. Следовательно, метод внеосевой боковой продувки, 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 сварного шва. Однако для некоторых конкретных продуктов выбор метода необходимо делать на основе структуры продукта и конфигурации соединения.
Ручная лазерная сварка
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 соединения, соединения внахлест, угловые или многослойные сварные швы, предпочтительным методом для этого типа продукта является метод внеосевой боковой продувки, показанный на рис. Рисунок 1.
Рисунок 3. Прямолинейный сварной шов
2. Плоский сварной шов с замкнутой геометрией
Как показано на рисунке 4, сварной шов в изделиях этого типа имеет замкнутую плоскую форму, например, круглую, многоугольную или многосегментную линию. Конфигурации соединений могут включать стыковые соединения, соединения внахлест или многослойные сварные швы. Для продуктов этого типа предпочтительным методом является использование коаксиального защитного газа, показанного на рисунке 2.
Рисунок 4. Плоский сварной шов с замкнутой геометрией
Выбор защитного газа для плоских сварных швов замкнутой геометрии напрямую влияет на качество, эффективность и стоимость сварочного производства. Однако из-за разнообразия сварочных материалов выбор сварочного газа в реальных сварочных процессах сложен. Это требует всестороннего рассмотрения сварочных материалов, методов сварки, положений сварки и желаемого результата сварки. Выбор наиболее подходящего сварочного газа можно определить посредством сварочных испытаний для достижения оптимальных результатов сварки.
Ручная лазерная сварка
Видео дисплей | Glance для ручной лазерной сварки
Видео 1. Узнайте больше о том, что такое ручной лазерный сварочный аппарат
Видео2 — Универсальная лазерная сварка для разнообразных требований
Есть вопросы о ручной лазерной сварке?
Время публикации: 19 мая 2023 г.