Laserové zváranie je zamerané najmä na zlepšenie účinnosti a kvality zvárania tenkostenných materiálov a presných dielov. Dnes sa nebudeme venovať výhodám laserového zvárania, ale zameriame sa na to, ako správne používať ochranné plyny pri laserovom zváraní.
Prečo používať ochranný plyn na laserové zváranie?
Pri laserovom zváraní ochranný plyn ovplyvňuje tvarovanie zvaru, kvalitu zvaru, hĺbku zvaru a šírku zvaru. Vo väčšine prípadov má vháňanie asistovaného plynu pozitívny vplyv na zvar, ale môže mať aj nepriaznivé účinky.
Keď správne fúkate ochranný plyn, pomôže vám to:
✦Účinne chráni zvarový kúpeľ, aby sa znížila alebo dokonca zabránilo oxidácii
✦Účinne znižujú rozstrekovanie vznikajúce počas zvárania
✦Účinne redukuje póry zvarov
✦Pomáhajte rovnomernému rozloženiu zvarového kúpeľa pri tuhnutí, aby zvarový šev mal čistý a hladký okraj.
✦Tieniaci účinok oblaku kovových pár alebo plazmového oblaku na laser sa účinne znižuje a zvyšuje sa efektívna miera využitia laseru.
Pokiaľvýber typu ochranného plynu, prietoku plynu a režimu fúkaniaAk sú správne, môžete dosiahnuť ideálny výsledok zvárania. Nesprávne použitie ochranného plynu však môže tiež nepriaznivo ovplyvniť zváranie. Použitie nesprávneho typu ochranného plynu môže viesť k vŕzganiu vo zvare alebo znížiť mechanické vlastnosti zvaru. Príliš vysoký alebo príliš nízky prietok plynu môže viesť k vážnejšej oxidácii zvaru a vážnemu vonkajšiemu rušeniu kovového materiálu vo vnútri zvarového kúpeľa, čo má za následok kolaps zvaru alebo nerovnomerné tvarovanie.
Druhy ochranného plynu
Bežne používané ochranné plyny pri laserovom zváraní sú najmä N2, Ar a He. Ich fyzikálne a chemické vlastnosti sa líšia, takže sa líšia aj ich účinky na zvary.
Dusík (N2)
Ionizačná energia N2 je stredná, vyššia ako u Ar a nižšia ako u He. Pod vplyvom laserového žiarenia zostáva stupeň ionizácie N2 rovnomerný, čo môže lepšie znížiť tvorbu plazmového oblaku a zvýšiť efektívnu mieru využitia laseru. Dusík môže pri určitej teplote reagovať s hliníkovou zliatinou a uhlíkovou oceľou za vzniku nitridov, ktoré zlepšujú krehkosť zvaru a znižujú húževnatosť a majú výrazný nepriaznivý vplyv na mechanické vlastnosti zvarových spojov. Preto sa neodporúča používať dusík pri zváraní hliníkovej zliatiny a uhlíkovej ocele.
Chemická reakcia medzi dusíkom a nehrdzavejúcou oceľou, ktorá vzniká pôsobením dusíka, však môže zlepšiť pevnosť zvarového spoja, čo bude prospešné pre zlepšenie mechanických vlastností zvaru, takže pri zváraní nehrdzavejúcej ocele sa môže ako ochranný plyn použiť dusík.
Argón (Ar)
Ionizačná energia argónu je relatívne nízka a jeho stupeň ionizácie sa pod pôsobením laseru zvyšuje. Argón ako ochranný plyn potom nemôže účinne kontrolovať tvorbu plazmových oblakov, čo znižuje efektívnu mieru využitia laserového zvárania. Vynára sa otázka: je argón zlým kandidátom na použitie pri zváraní ako ochranný plyn? Odpoveď znie nie. Keďže je argón inertný plyn, ťažko reaguje s väčšinou kovov a Ar je lacný na použitie. Okrem toho, keďže Argón je vysoký, prispieva k jeho klesaniu na povrch zvarového kúpeľa a môže ho lepšie chrániť, takže Argón sa môže použiť ako konvenčný ochranný plyn.
Hélium (He)
Na rozdiel od argónu má hélium relatívne vysokú ionizačnú energiu, ktorá dokáže ľahko kontrolovať tvorbu plazmových oblakov. Zároveň hélium nereaguje so žiadnymi kovmi. Je to skutočne dobrá voľba pre laserové zváranie. Jediným problémom je, že hélium je relatívne drahé. Pre výrobcov, ktorí dodávajú kovové výrobky hromadnej výroby, hélium výrazne zvyšuje výrobné náklady. Preto sa hélium všeobecne používa vo vedeckom výskume alebo pri výrobkoch s veľmi vysokou pridanou hodnotou.
Ako vháňať ochranný plyn?
V prvom rade by malo byť jasné, že takzvaná „oxidácia“ zvaru je len bežný názov, ktorý teoreticky označuje chemickú reakciu medzi zvarom a škodlivými zložkami vo vzduchu, ktorá vedie k jeho zhoršeniu. Zvarový kov bežne reaguje s kyslíkom, dusíkom a vodíkom vo vzduchu pri určitej teplote.
Aby sa zabránilo „oxidácii“ zvaru, je potrebné znížiť alebo úplne zabrániť kontaktu medzi takýmito škodlivými zložkami a zvarovým kovom pri vysokej teplote, ktorá sa nachádza nielen v roztavenom kovovom kúpeli, ale počas celého obdobia od roztavenia zvarového kovu až do stuhnutia roztaveného kovového kúpeľa a jeho poklesu na určitú teplotu.
Dva hlavné spôsoby vháňania ochranného plynu
▶Jeden vháňa ochranný plyn na bočnú os, ako je znázornené na obrázku 1.
▶Druhou je koaxiálna metóda fúkania, ako je znázornené na obrázku 2.
Obrázok 1.
Obrázok 2.
Konkrétny výber dvoch metód vháňania plynu je komplexným zvážením mnohých aspektov. Vo všeobecnosti sa odporúča použiť spôsob bočného vháňania ochranného plynu.
Niekoľko príkladov laserového zvárania
1. Zváranie rovnými guľôčkami/čiarami
Ako je znázornené na obrázku 3, tvar zvaru výrobku je lineárny a tvar spoja môže byť tupý spoj, prekrývajúci sa spoj, negatívny rohový spoj alebo prekrývajúci sa zvarový spoj. Pre tento typ výrobku je lepšie použiť vháňanie ochranného plynu v bočnej osi, ako je znázornené na obrázku 1.
2. Zváranie v blízkosti obrázku alebo plochy
Ako je znázornené na obrázku 4, tvar zvaru výrobku je uzavretý vzor, ako napríklad rovinný obvod, rovinný viacstranný tvar, rovinný viacsegmentový lineárny tvar atď. Tvar spoja môže byť tupý spoj, prekrývajúci sa spoj, prekrývajúce sa zváranie atď. Pre tento typ výrobku je lepšie použiť metódu koaxiálneho ochranného plynu, ako je znázornené na obrázku 2.
Výber ochranného plynu priamo ovplyvňuje kvalitu zvárania, účinnosť a výrobné náklady, ale kvôli rozmanitosti zváracích materiálov je v samotnom procese zvárania výber zváracieho plynu zložitejší a vyžaduje si komplexné zváženie zváracieho materiálu, metódy zvárania, polohy zvárania, ako aj požiadaviek na zvárací efekt. Prostredníctvom zváracích testov si môžete vybrať vhodnejší zvárací plyn na dosiahnutie lepších výsledkov.
Mám záujem o laserové zváranie a chcem sa naučiť, ako si vybrať ochranný plyn.
Súvisiace odkazy:
Čas uverejnenia: 10. októbra 2022