Vplyv ochranného plynu pri laserovom zváraní
Ručná laserová zváračka
Obsah kapitoly:
▶ Čo pre vás môže získať pravý ochranný plyn?
▶ Rôzne druhy ochranného plynu
▶ Dva spôsoby použitia ochranného plynu
▶ Ako vybrať správny ochranný plyn?
Ručné laserové zváranie
Pozitívny účinok správneho ochranného plynu
Pri laserovom zváraní môže mať výber ochranného plynu významný vplyv na tvorbu, kvalitu, hĺbku a šírku zvarového švu. V prevažnej väčšine prípadov má zavedenie ochranného plynu pozitívny vplyv na zvarový šev. Môže však mať aj nepriaznivé účinky. Pozitívne účinky používania správneho ochranného plynu sú nasledovné:
1. Účinná ochrana zvarového kúpeľa
Správne zavedenie ochranného plynu môže účinne chrániť zvarový kúpeľ pred oxidáciou alebo dokonca oxidácii úplne zabrániť.
2. Zníženie rozstreku
Správne zavedenie ochranného plynu môže účinne znížiť rozstrekovanie počas procesu zvárania.
3. Rovnomerná tvorba zvarového švu
Správne zavedenie ochranného plynu podporuje rovnomerné šírenie zvarového kúpeľa počas tuhnutia, výsledkom čoho je rovnomerný a esteticky príjemný zvarový šev.
4. Zvýšené využitie lasera
Správne zavedenie ochranného plynu môže účinne znížiť tieniaci účinok oblakov kovových pár alebo plazmových oblakov na laser, čím sa zvýši účinnosť lasera.
5. Zníženie pórovitosti zvaru
Správne zavedenie ochranného plynu môže účinne minimalizovať tvorbu plynových pórov vo zvarovom šve. Výberom vhodného typu plynu, prietoku a spôsobu zavádzania možno dosiahnuť ideálne výsledky.
však
Nesprávne použitie ochranného plynu môže mať škodlivé účinky na zváranie. Medzi nepriaznivé účinky patrí:
1. Zhoršenie zvarového švu
Nesprávne zavedenie ochranného plynu môže mať za následok zlú kvalitu zvaru.
2. Praskanie a znížené mechanické vlastnosti
Výber nesprávneho typu plynu môže viesť k praskaniu zvaru a zníženiu mechanického výkonu.
3. Zvýšená oxidácia alebo rušenie
Výber nesprávneho prietoku plynu, či už je príliš vysoký alebo príliš nízky, môže viesť k zvýšenej oxidácii zvarového švu. Môže tiež spôsobiť vážne poruchy roztaveného kovu, čo má za následok zrútenie alebo nerovnomernú tvorbu zvarového švu.
4. Nedostatočná ochrana alebo negatívny vplyv
Výber nesprávneho spôsobu zavádzania plynu môže viesť k nedostatočnej ochrane zvarového švu alebo dokonca negatívne ovplyvniť tvorbu zvarového švu.
5. Vplyv na hĺbku zvaru
Zavedenie ochranného plynu môže mať určitý vplyv na hĺbku zvaru, najmä pri zváraní tenkých plechov, kde má tendenciu znižovať hĺbku zvaru.
Ručné laserové zváranie
Druhy ochranných plynov
Bežne používané ochranné plyny pri laserovom zváraní sú dusík (N2), argón (Ar) a hélium (He). Tieto plyny majú rôzne fyzikálne a chemické vlastnosti, čo má za následok rôzne účinky na zvarový šev.
1. dusík (N2)
N2 má miernu ionizačnú energiu, vyššiu ako Ar a nižšiu ako He. Pôsobením lasera dochádza k miernej ionizácii, čím sa účinne znižuje tvorba plazmových oblakov a zvyšuje sa využitie lasera. Dusík však môže pri určitých teplotách chemicky reagovať so zliatinami hliníka a uhlíkovou oceľou a vytvárať nitridy. To môže zvýšiť krehkosť a znížiť húževnatosť zvarového švu, čo negatívne ovplyvňuje jeho mechanické vlastnosti. Preto sa použitie dusíka ako ochranného plynu pre hliníkové zliatiny a zvary uhlíkovej ocele neodporúča. Na druhej strane dusík môže reagovať s nehrdzavejúcou oceľou a vytvárať nitridy, ktoré zvyšujú pevnosť zvarového spoja. Preto môže byť dusík použitý ako ochranný plyn na zváranie nehrdzavejúcej ocele.
2. plynný argón (Ar)
Argónový plyn má relatívne najnižšiu ionizačnú energiu, čo má za následok vyšší stupeň ionizácie pri pôsobení lasera. To je nepriaznivé pre kontrolu tvorby plazmových oblakov a môže to mať určitý vplyv na efektívne využitie laserov. Argón má však veľmi nízku reaktivitu a je nepravdepodobné, že by podliehal chemickým reakciám s bežnými kovmi. Okrem toho je argón nákladovo efektívny. Navyše, vďaka svojej vysokej hustote, argón klesá nad zvarový kúpeľ, čím poskytuje lepšiu ochranu zvarovému kúpeľu. Preto ho možno použiť ako bežný ochranný plyn.
3. plyn hélium (He)
Plynné hélium má najvyššiu ionizačnú energiu, čo vedie k veľmi nízkemu stupňu ionizácie pri pôsobení lasera. Umožňuje lepšiu kontrolu tvorby plazmového oblaku a lasery môžu efektívne interagovať s kovmi. Okrem toho má hélium veľmi nízku reaktivitu a nepodlieha ľahko chemickým reakciám s kovmi, čo z neho robí vynikajúci plyn na ochranu zvarov. Náklady na hélium sú však vysoké, preto sa vo všeobecnosti nepoužíva pri hromadnej výrobe produktov. Bežne sa používa vo vedeckom výskume alebo pre produkty s vysokou pridanou hodnotou.
Ručné laserové zváranie
Spôsoby zavádzania ochranného plynu
V súčasnosti existujú dva hlavné spôsoby zavádzania ochranného plynu: bočné fúkanie mimo osi a koaxiálny ochranný plyn, ako je znázornené na obrázku 1 a obrázku 2, v tomto poradí.
Obrázok 1: Ochranný plyn vyfukovaný mimo osi
Obrázok 2: Koaxiálny ochranný plyn
Voľba medzi týmito dvoma spôsobmi fúkania závisí od rôznych úvah. Vo všeobecnosti sa pre ochranný plyn odporúča použiť metódu ofukovania mimo osi.
Ručné laserové zváranie
Zásady výberu spôsobu zavedenia ochranného plynu
Po prvé, je dôležité objasniť, že pojem „oxidácia“ zvarov je hovorový výraz. Teoreticky sa to týka zhoršenia kvality zvaru v dôsledku chemických reakcií medzi zvarovým kovom a škodlivými zložkami vo vzduchu, ako je kyslík, dusík a vodík.
Zabránenie oxidácii zvaru zahŕňa zníženie alebo zamedzenie kontaktu medzi týmito škodlivými komponentmi a vysokoteplotným zvarovým kovom. Tento vysokoteplotný stav zahŕňa nielen roztavený kov zvarového kúpeľa, ale aj celé obdobie od roztavenia zvarového kovu až do stuhnutia kúpeľa a poklesu jeho teploty pod určitú hranicu.
Napríklad pri zváraní titánových zliatin, keď je teplota nad 300 °C, dochádza k rýchlej absorpcii vodíka; nad 450 °C dochádza k rýchlej absorpcii kyslíka; a nad 600 °C dochádza k rýchlej absorpcii dusíka. Preto je potrebná účinná ochrana zvaru titánovej zliatiny počas fázy, kedy tuhne a jej teplota klesá pod 300 °C, aby sa zabránilo oxidácii. Na základe vyššie uvedeného opisu je jasné, že vháňaný ochranný plyn musí poskytnúť ochranu nielen zvarovému kúpeľu vo vhodnom čase, ale aj práve stuhnutej oblasti zvaru. Preto je všeobecne preferovaná metóda ofukovania mimo osi, znázornená na obrázku 1, pretože ponúka širší rozsah ochrany v porovnaní s metódou koaxiálneho tienenia znázornenou na obrázku 2, najmä pre práve stuhnutú oblasť zvaru. Pre určité špecifické produkty je však potrebné zvoliť metódu na základe štruktúry produktu a konfigurácie spoja.
Ručné laserové zváranie
Konkrétny výber spôsobu zavedenia ochranného plynu
1. Priamy zvar
Ak je tvar zvaru výrobku rovný, ako je znázornené na obrázku 3, a konfigurácia spoja zahŕňa spoje na tupo, preplátované spoje, kútové zvary alebo vrstvené zvary, uprednostňovanou metódou pre tento typ výrobku je metóda bočného ofukovania mimo osi zobrazená na Obrázok 1
Obrázok 3: Priamy zvar
2. Zvar rovinnej uzavretej geometrie
Ako je znázornené na obrázku 4, zvar v tomto type výrobku má uzavretý rovinný tvar, ako je kruhový, mnohouholníkový alebo viacsegmentový tvar čiary. Konfigurácie spojov môžu zahŕňať tupé spoje, preplátované spoje alebo vrstvené zvary. Pre tento typ produktu je preferovanou metódou použitie koaxiálneho ochranného plynu znázorneného na obrázku 2.
Obrázok 4: Zvar rovinnej uzavretej geometrie
Výber ochranného plynu pre zvary s rovinnou uzavretou geometriou priamo ovplyvňuje kvalitu, efektivitu a náklady na výrobu zvárania. V dôsledku rôznorodosti zváracích materiálov je však výber zváracieho plynu v skutočných procesoch zvárania zložitý. Vyžaduje si komplexné zváženie zváracích materiálov, metód zvárania, pozícií zvárania a požadovaného výsledku zvárania. Výber najvhodnejšieho zváracieho plynu možno určiť pomocou zváracích testov, aby sa dosiahli optimálne výsledky zvárania.
Ručné laserové zváranie
Zobrazenie videa | Pohľad na ručné laserové zváranie
Video 1 – Zistite viac o tom, čo je ručná laserová zváračka
Video2 – Všestranné laserové zváranie pre rôzne požiadavky
Máte nejaké otázky o ručnom laserovom zváraní?
Čas odoslania: 19. mája 2023