Ako si vybrať najlepšie zmesi plynov pre laserové zváranie?
Typy, výhody a aplikácie
Úvod:
Kľúčové veci, ktoré by ste mali vedieť pred ponorom
Laserové zváranie je vysoko presná metóda zvárania, ktorá využíva laserový lúč na roztavenie materiálu obrobku a následne po ochladení vytvorí zvar. Pri laserovom zváraní zohráva kľúčovú úlohu plyn. Ochranný plyn ovplyvňuje nielen tvorbu zvarového švu, kvalitu zvarového švu, prienik zvarového švu a šírku prieniku, ale priamo ovplyvňuje aj kvalitu a účinnosť laserového zvárania.Aké plyny sú potrebné na laserové zváranie?Tento článok sa na to pozrie do hĺbkyvýznam plynov pre laserové zváranie, používané plyny a čo robia. Tiež odporučímenajlepší laserový zvárací strojpre vaše potreby.
Počas procesu laserového zvárania sa laserový lúč s vysokou hustotou zameriava na oblasť zvárania obrobku, čo spôsobuje okamžité roztavenie povrchového materiálu obrobku. Plyn je potrebný počas laserového zvárania na ochranu oblasti zvárania, kontrolu teploty, zlepšenie kvality zvaru a ochranu optického systému. Výber vhodného typu plynu a parametrov dodávky sú dôležitými faktormi pre zabezpečenie efektívneho a stabilného procesu laserového zvárania a pre dosiahnutie vysoko kvalitných výsledkov zvárania.
1. Ochrana zváracích priestorov
Počas procesu laserového zvárania je oblasť zvaru vystavená vonkajšiemu prostrediu a je ľahko ovplyvnená kyslíkom a inými plynmi vo vzduchu.
Kyslík spúšťa oxidačné reakcie, ktoré môžu viesť k zníženiu kvality zvaru a tvorbe pórov a inklúzií. Zvar môže byť účinne chránený pred kontamináciou kyslíkom privádzaním vhodného plynu, zvyčajne inertného plynu, ako je argón, do oblasti zvárania.
2. Regulácia tepla
Výber a dodávka plynu môže pomôcť kontrolovať teplotu zváracej oblasti. Úpravou prietoku a typu plynu možno ovplyvniť rýchlosť ochladzovania zvarovej oblasti. To je dôležité pre kontrolu tepelne ovplyvnenej zóny (HAZ) počas zvárania a zníženie tepelnej deformácie.
3. Vylepšená kvalita zvaru
Niektoré pomocné plyny, ako je kyslík alebo dusík, môžu zlepšiť kvalitu a výkon zvarov. Napríklad pridanie kyslíka môže zlepšiť penetráciu zvaru a zvýšiť rýchlosť zvárania a zároveň ovplyvniť tvar a hĺbku zvaru.
4. Chladenie plynu
Pri laserovom zváraní je oblasť zvárania zvyčajne ovplyvnená vysokými teplotami. Použitie systému chladenia plynu môže pomôcť kontrolovať teplotu oblasti zvárania a zabrániť prehriatiu. Je to nevyhnutné na zníženie tepelného napätia v oblasti zvárania a zlepšenie kvality zvárania.
5. Plynová ochrana optických systémov
Laserový lúč je zaostrený na oblasť zvárania cez optický systém. Počas procesu spájkovania môže roztavený materiál a vytvorené aerosóly kontaminovať optické komponenty. Zavedením plynov do oblasti zvárania sa zníži riziko kontaminácie a predĺži sa životnosť optického systému.
Pri laserovom zváraní môže plyn izolovať vzduch od zváracej dosky a zabrániť jej reakcii so vzduchom. Takto bude zvárací povrch plechu belší a krajší. Použitie plynu tiež chráni šošovky pred prachom zo zvárania. Zvyčajne sa používajú tieto plyny:
1. Ochranný plyn:
Ochranné plyny, niekedy nazývané „inertné plyny“, hrajú dôležitú úlohu v procese laserového zvárania. Procesy laserového zvárania často používajú inertné plyny na ochranu zvarového kúpeľa. Medzi bežne používané ochranné plyny pri laserovom zváraní patrí najmä argón a neón. Ich fyzikálne a chemické vlastnosti sú rozdielne, preto sú odlišné aj ich účinky na zvar.
·Argón: Argón je jedným z najčastejšie používaných inertných plynov. Má vysoký stupeň ionizácie pri pôsobení lasera, čo neprispieva k riadeniu tvorby plazmových oblakov, čo bude mať určitý vplyv na efektívne využitie laserov. Inertná povaha argónu ho chráni pred procesom spájkovania a zároveň dobre odvádza teplo, čím pomáha kontrolovať teplotu v oblasti spájkovania.
·Neón: Neón sa často používa ako inertný plyn, podobne ako argón, a používa sa hlavne na ochranu oblasti zvárania pred kyslíkom a inými škodlivinami vo vonkajšom prostredí. Je dôležité poznamenať, že neón nie je vhodný pre všetky aplikácie laserového zvárania. Používa sa hlavne na niektoré špeciálne zváracie úlohy, ako je zváranie hrubších materiálov alebo keď sú potrebné hlbšie zvary.
2. Pomocný plyn:
Počas procesu laserového zvárania je možné okrem hlavného ochranného plynu použiť aj pomocné plyny na zlepšenie výkonu a kvality zvárania. Nasledujú niektoré bežné pomocné plyny používané pri laserovom zváraní:
· Kyslík: Kyslík sa bežne používa ako pomocný plyn a môže sa použiť na zvýšenie tepla a hĺbky zvaru počas zvárania. Pridávanie kyslíka môže zvýšiť rýchlosť zvárania a penetráciu, ale musí byť starostlivo kontrolované, aby sa predišlo problémom s oxidačným prebytkom kyslíka.
· Dusík: Dusík sa často používa aj ako pomocný plyn pri laserovom zváraní. Ionizačná energia dusíka je mierna, vyššia ako argón a nižšia ako vodíka. Stupeň ionizácie je vo všeobecnosti pod pôsobením lasera. Dokáže lepšie obmedziť tvorbu plazmových oblakov, zabezpečiť vyššiu kvalitu zvarov a vzhľadu a znížiť vplyv kyslíka na zvary. Dusík možno použiť aj na reguláciu teploty zváracej oblasti a zníženie tvorby bublín a pórov.
· Zmes vodík/vodík: Vodík zlepšuje kvalitu zvarov a znižuje tvorbu pórovitosti. Zmesi argónu a vodíka sa používajú v niektorých špeciálnych aplikáciách, ako je zváranie nehrdzavejúcej ocele. Obsah vodíka v zmesi sa typicky pohybuje od 2 % do 15 %.
·Hélium: Hélium sa zvyčajne používa na zváranie vysokovýkonným laserom, pretože má nízku tepelnú vodivosť a nie je ľahko ionizovateľné, čo umožňuje hladký prechod lasera a energiu lúča, aby sa dostala na povrch obrobku bez akýchkoľvek prekážok. Prispieva k zváraniu s vyšším výkonom. Hélium možno použiť aj na zlepšenie kvality zvaru a kontrolu teploty zvárania. Ide o najúčinnejší ochranný plyn používaný pri laserovom zváraní, ale je pomerne drahý.
3. Chladiaci plyn:
Chladiaci plyn sa často používa počas laserového zvárania na kontrolu teploty oblasti zvárania, zabránenie prehriatiu a udržanie kvality zvárania. Nasledujú niektoré bežne používané chladiace plyny:
·Voda: Voda je bežné chladiace médium, ktoré sa často používa na chladenie laserových generátorov a optických systémov laserového zvárania. Systémy vodného chladenia môžu pomôcť udržiavať stabilnú teplotu laserového generátora a optických komponentov, aby sa zabezpečila stabilita a výkon laserového lúča.
·Atmosférické plyny: Pri niektorých procesoch laserového zvárania možno na chladenie použiť okolité atmosférické plyny. Napríklad v optickom systéme laserového generátora môže okolitý atmosférický plyn poskytnúť chladiaci účinok.
·Inertné plyny: Inertné plyny ako argón a dusík možno použiť aj ako chladiace plyny. Majú nižšiu tepelnú vodivosť a možno ich použiť na reguláciu teploty oblasti zvárania a zníženie tepelne ovplyvnenej zóny (HAZ).
·Kvapalný dusík: Kvapalný dusík je chladiace médium s extrémne nízkou teplotou, ktoré možno použiť na zváranie laserom s extrémne vysokým výkonom. Poskytuje veľmi účinný chladiaci efekt a zabezpečuje kontrolu teploty v oblasti zvárania.
4. Zmesový plyn:
Zmesi plynov sa bežne používajú pri zváraní na optimalizáciu rôznych aspektov procesu, ako je rýchlosť zvárania, hĺbka prieniku a stabilita oblúka. Existujú dva hlavné typy zmesí plynov: binárne a ternárne zmesi.
1. Binárne zmesi plynov:
·Argón + kyslík: Pridanie malého množstva kyslíka do argónu zlepšuje stabilitu oblúka, zjemňuje zvarový kúpeľ a zvyšuje rýchlosť zvárania. Táto zmes sa bežne používa na zváranie uhlíkovej ocele, nízkolegovanej ocele a nehrdzavejúcej ocele.
·Argón + oxid uhličitý: Pridanie CO₂ do argónu zvyšuje pevnosť zvárania a odolnosť proti korózii a zároveň znižuje rozstrekovanie. Táto zmes sa často používa na zváranie uhlíkovej ocele a nehrdzavejúcej ocele.
·Argón + vodík: Vodík zvyšuje teplotu oblúka, zlepšuje rýchlosť zvárania a znižuje chyby zvárania. Je obzvlášť užitočný na zváranie zliatin na báze niklu a nehrdzavejúcej ocele.
2. Ternárne zmesi plynov:
·Argón + kyslík + oxid uhličitý: Táto zmes kombinuje výhody zmesi argón-kyslík a argón-CO₂. Znižuje rozstrekovanie, zlepšuje tekutosť zvarového kúpeľa a zlepšuje kvalitu zvaru. Je široko používaný na zváranie rôznych hrúbok uhlíkovej ocele, nízkolegovanej ocele a nehrdzavejúcej ocele.
·Argón + hélium + oxid uhličitý: Táto zmes pomáha zlepšiť stabilitu oblúka, zvyšuje teplotu zvarového kúpeľa a zvyšuje rýchlosť zvárania. Používa sa pri skratovom oblúkovom zváraní a ťažkých zváracích aplikáciách, pričom ponúka lepšiu kontrolu nad oxidáciou.
Výber plynu v rôznych aplikáciách
V rôznych aplikáciách laserového zvárania je výber vhodného plynu rozhodujúci, pretože rôzne kombinácie plynov môžu produkovať rôznu kvalitu zvárania, rýchlosť a účinnosť. Tu je niekoľko pokynov, ktoré vám pomôžu vybrať správny plyn pre vašu konkrétnu aplikáciu:
Typ zváracieho materiálu:
Rôzne materiály vyžadujú rôzne kombinácie plynov. Všeobecne povedané.
·Nerezová oceľ zvyčajne používa argón alebo zmes argónu a vodíka.
·Hliník a hliníkové zliatiny často používajú čistý argón.
·Zliatiny titánu často používajú dusík.
·Vysokouhlíkové ocele často používajú ako pomocný plyn kyslík.
Rýchlosť zvárania a prienik:
Ak je potrebná vyššia rýchlosť zvárania alebo hlbší prienik zvárania, je možné nastaviť kombináciu plynov. Pridávanie kyslíka často zlepšuje rýchlosť a penetráciu, ale musí byť starostlivo kontrolované, aby sa predišlo problémom s oxidáciou.
Kvalita zvaru:
Niektoré kombinácie plynov môžu zlepšiť kvalitu a vzhľad zvarov. Napríklad dusík môže poskytnúť lepší vzhľad a kvalitu povrchu.
Kontrola pórov a bublín:
Pri aplikáciách, ktoré vyžadujú veľmi kvalitné zvary, je potrebné venovať osobitnú pozornosť tvorbe pórov a bublín. Správny výber plynu môže znížiť riziko týchto porúch.
Kontrola tepelne ovplyvnenej zóny (HAZ):
V závislosti od čisteného materiálu môže počas procesu čistenia vzniknúť nebezpečný odpad, ktorý si vyžaduje špeciálne manipulačné postupy. To môže zvýšiť celkové náklady na proces čistenia laserom.
Pohľad na vybavenie a náklady:
Výber plynu je ovplyvnený aj typom zariadenia a cenou. Niektoré plyny môžu vyžadovať špeciálne zásobovacie systémy alebo vyššie náklady.
Pre špecifické aplikácie sa odporúča spolupracovať so zváračským inžinierom alebo profesionálnym výrobcom laserového zváracieho zariadenia, aby ste získali odborné poradenstvo a optimalizovali proces zvárania. Pred výberom konečnej kombinácie plynov sa zvyčajne vyžaduje určité experimentovanie a optimalizácia. V závislosti od konkrétnej aplikácie je možné vyskúšať rôzne kombinácie plynov a parametre na nájdenie optimálnych podmienok zvárania.
Čo potrebujete vedieť o: Ručné laserové zváranie
Odporúčaný laserový zvárací stroj
Na optimalizáciu vašich úloh v oblasti spracovania kovov a materiálov je nevyhnutný výber správneho zariadenia. MimoWork Laser odporúčaRučný laserový zvárací strojpre presné a efektívne spájanie kovov.
Vysoká kapacita a príkon pre rôzne zváracie aplikácie
Ručný laserový zvárací stroj s výkonom 2000 W sa vyznačuje malou veľkosťou stroja, ale iskrivou kvalitou zvárania.
Stabilný vláknový laserový zdroj a pripojený optický kábel poskytujú bezpečné a stabilné dodávanie laserového lúča.
Vďaka vysokému výkonu je kľúčová dierka laserového zvárania zdokonalená a umožňuje pevnejší zvarový spoj aj pre hrubý kov.
Vďaka kompaktnému a malému vzhľadu stroja je prenosný laserový zvárací stroj vybavený pohyblivou ručnou laserovou zváracou pištoľou, ktorá je ľahká a vhodná pre multi-laserové zváracie aplikácie pri akomkoľvek uhle a povrchu.
Voliteľné rôzne typy laserových zváracích trysiek a systémy automatického podávania drôtu uľahčujú laserové zváranie a sú vhodné pre začiatočníkov.
Vysokorýchlostné laserové zváranie výrazne zvyšuje efektivitu vašej výroby a výkon a zároveň umožňuje vynikajúci efekt laserového zvárania.
Zhrnúť
Stručne povedané, laserové zváranie potrebuje používať plyn na ochranu oblastí zvárania, kontrolu teploty, zlepšenie kvality zvaru a ochranu optických systémov. Výber vhodných druhov plynu a parametrov dodávky je dôležitým faktorom pre zabezpečenie efektívneho a stabilného procesu laserového zvárania a pre dosiahnutie vysoko kvalitných výsledkov zvárania. Rôzne materiály a aplikácie môžu vyžadovať rôzne typy a zmiešané pomery, aby sa splnili špecifické požiadavky na zváranie.
Kontaktujte nás ešte dnessa dozviete viac o našich laserových rezačkách a o tom, ako môžu optimalizovať váš výrobný proces rezania.
Súvisiace odkazy
Máte nejaké nápady o laserových zváracích strojoch?
Čas odoslania: 13. januára 2025