Vplyv ochranného plynu pri laserovom zváraní
Čo vám môže priniesť správny ochranný plyn?
IPri laserovom zváraní môže mať výber ochranného plynu významný vplyv na tvorbu, kvalitu, hĺbku a šírku zvarového švu.
Vo veľkej väčšine prípadov má zavedenie ochranného plynu pozitívny vplyv na zvarový šev, zatiaľ čo nesprávne použitie ochranného plynu môže mať škodlivé účinky na zváranie.
Správne a nesprávne účinky použitia ochranného plynu sú nasledovné:
Správne použitie
Nesprávne použitie
1. Účinná ochrana zvarového kúpeľa
Správne zavedenie ochranného plynu môže účinne chrániť zvarový kúpeľ pred oxidáciou alebo dokonca úplne zabrániť oxidácii.
1. Zhoršenie zvarového švu
Nesprávne zavedenie ochranného plynu môže viesť k nízkej kvalite zvarového švu.
2. Zníženie rozstreku
Správne zavedenie ochranného plynu môže účinne znížiť rozstrekovanie počas zvárania.
2. Praskanie a znížené mechanické vlastnosti
Výber nesprávneho typu plynu môže viesť k praskaniu zvarových švov a zníženiu mechanického výkonu.
3. Rovnomerné vytvorenie zvarového švu
Správne zavedenie ochranného plynu podporuje rovnomerné rozloženie zvarového kúpeľa počas tuhnutia, čo vedie k rovnomernému a esteticky príjemnému zvarovému švu.
3. Zvýšená oxidácia alebo interferencia
Nesprávny prietok plynu, či už príliš vysoký alebo príliš nízky, môže viesť k zvýšenej oxidácii zvarového švu. Môže tiež spôsobiť vážne narušenie roztaveného kovu, čo má za následok kolaps alebo nerovnomerné vytvorenie zvarového švu.
4. Zvýšené využitie laseru
Správne zavedenie ochranného plynu môže účinne znížiť ochranný účinok kovových pár alebo plazmových oblakov na laser, čím sa zvýši jeho účinnosť.
4. Nedostatočná ochrana alebo negatívny vplyv
Výber nesprávnej metódy zavádzania plynu môže viesť k nedostatočnej ochrane zvarového švu alebo dokonca negatívne ovplyvniť jeho tvorbu.
5. Zníženie pórovitosti zvaru
Správne zavedenie ochranného plynu môže účinne minimalizovať tvorbu plynových pórov vo zvarovom šve. Výberom vhodného typu plynu, prietoku a spôsobu zavedenia možno dosiahnuť ideálne výsledky.
5. Vplyv na hĺbku zvaru
Zavedenie ochranného plynu môže mať určitý vplyv na hĺbku zvaru, najmä pri zváraní tenkých plechov, kde má tendenciu zmenšovať hĺbku zvaru.
Rôzne typy ochranného plynu
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 strednú ionizačnú energiu, vyššiu ako Ar a nižšiu ako He. Pôsobením laseru ionizuje do strednej miery, čím účinne znižuje tvorbu plazmových oblakov a zvyšuje využitie laseru. Dusík však môže pri určitých teplotách chemicky reagovať s hliníkovými zliatinami a uhlíkovou oceľou za vzniku nitridov. To môže zvýšiť krehkosť a znížiť húževnatosť zvarového švu, čo negatívne ovplyvní jeho mechanické vlastnosti. Preto sa neodporúča používať dusík ako ochranný plyn pre zvary hliníkových zliatin a uhlíkovej ocele. Na druhej strane, dusík môže reagovať s nehrdzavejúcou oceľou za vzniku nitridov, ktoré zvyšujú pevnosť zvarového spoja. Preto sa dusík môže použiť ako ochranný plyn na zváranie nehrdzavejúcej ocele.
2. Argónový plyn (Ar)
Argónový plyn má relatívne najnižšiu ionizačnú energiu, čo vedie k vyššiemu stupňu ionizácie pri pôsobení laseru. To je nepriaznivé pre kontrolu tvorby plazmových oblakov a môže 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. Vďaka svojej vysokej hustote argón klesá nad zvarový kúpeľ, čím poskytuje lepšiu ochranu zvarového kúpeľa. Preto sa môže použiť ako konvenčný ochranný plyn.
3. Plynné hélium (He)
Hélium má najvyššiu ionizačnú energiu, čo vedie k veľmi nízkemu stupňu ionizácie pri pôsobení laseru. Umožňuje lepšiu kontrolu tvorby plazmového oblaku a lasery dokážu účinne 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. Cena hélia je však vysoká, preto sa vo všeobecnosti nepoužíva pri hromadnej výrobe produktov. Bežne sa používa vo vedeckom výskume alebo pre produkty s vysokou pridanou hodnotou.
Dva spôsoby použitia ochranného plynu
V súčasnosti existujú dve hlavné metódy zavádzania ochranného plynu: bočné vháňanie mimo osi a koaxiálny ochranný plyn, ako je znázornené na obrázku 1 a obrázku 2.
Obrázok 1: Ochranný plyn vháňaný mimo osi z boku
Obrázok 2: Koaxiálny ochranný plyn
Voľba medzi dvoma metódami fúkania závisí od rôznych faktorov.
Vo všeobecnosti sa odporúča použiť metódu bočného vháňania ochranného plynu mimo osi.
Ako si vybrať správny ochranný plyn?
V prvom rade je dôležité objasniť, že termín „oxidácia“ zvarov je hovorový výraz. Teoreticky sa vzťahuje na zhoršenie kvality zvaru v dôsledku chemických reakcií medzi zvarovým kovom a škodlivými zložkami vo vzduchu, ako je kyslík, dusík a vodík.
Prevencia oxidácie zvaru zahŕňa zníženie alebo zabránenie kontaktu medzi týmito škodlivými zložkami a zvarovým kovom pri vysokej teplote. Tento stav pri vysokej teplote zahŕňa nielen roztavený kov zvarového kúpeľa, ale aj celé obdobie od roztavenia zvarového kovu až do stuhnutia kúpeľa a poklesu jeho teploty pod určitú prahovú hodnotu.
Zvárací proces
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 počas fázy tuhnutia a poklesu teploty pod 300 °C potrebná účinná ochrana zvaru z titánovej zliatiny, aby sa zabránilo oxidácii. Z vyššie uvedeného opisu je zrejmé, že vháňaný ochranný plyn musí poskytovať ochranu nielen zvarovému kúpeľu v príslušnom čase, ale aj práve stuhnutej oblasti zvaru. Preto sa vo všeobecnosti uprednostňuje metóda bočného vháňania 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.
Špecifický výber spôsobu zavádzania ochranného plynu
1. Priamočiary zvar
Ak je tvar zvaru výrobku rovný, ako je znázornené na obrázku 3, a konfigurácia spoja zahŕňa tupé spoje, prekrývajúce spoje, kútové zvary alebo stohované zvary, preferovanou metódou pre tento typ výrobku je metóda bočného fúkania mimo osi znázornená na obrázku 1.
Obrázok 3: Priamočiary zvar
2. Zvar s rovinnou uzavretou geometriou
Ako je znázornené na obrázku 4, zvar v tomto type výrobku má uzavretý rovinný tvar, napríklad kruhový, polygonálny alebo viacsegmentový čiarový tvar. Konfigurácie spojov môžu zahŕňať tupé spoje, prekrývajúce sa spoje alebo vrstvené zvary. Pre tento typ výrobku je preferovanou metódou použitie koaxiálneho ochranného plynu znázorneného na obrázku 2.
Obrázok 4: Zvar s rovinnou uzavretou geometriou
Výber ochranného plynu pre zvary s rovinnou uzavretou geometriou priamo ovplyvňuje kvalitu, efektivitu a náklady na zváranie. Vzhľadom na rozmanitosť zváracích materiálov je však výber zváracieho plynu v skutočných zváracích procesoch zložitý. Vyžaduje si komplexné zváženie zváracích materiálov, zváracích metód, zváracích polôh a požadovaného výsledku zvárania. Výber najvhodnejšieho zváracieho plynu je možné určiť pomocou zváracích skúšok, aby sa dosiahli optimálne výsledky zvárania.
Video displej | Pohľad na ručné laserové zváranie
Zistite viac o tom, čo je ručná laserová zváračka
Toto video vysvetľuje, čo je laserový zvárací stroj a ako funguje...pokyny a štruktúry, ktoré potrebujete poznať.
Toto je tiež váš dokonalý sprievodca pred kúpou ručnej laserovej zváračky.
Existujú základné zloženia laserového zváracieho stroja s výkonom 1000 W, 1500 W a 2000 W.
Všestranné laserové zváranie pre rôzne požiadavky
V tomto videu predvedieme niekoľko metód zvárania, ktoré môžete dosiahnuť pomocou ručnej laserovej zváračky. Ručná laserová zváračka dokáže vyrovnať podmienky medzi začiatočníkom vo zváraní a skúseným operátorom zváracieho stroja.
Ponúkame možnosti od 500 W až po 3000 W.
Často kladené otázky
- Pri laserovom zváraní je ochranný plyn kritickou zložkou používanou na ochranu zvarovej oblasti pred atmosférickým znečistením. Vysokointenzívny laserový lúč používaný pri tomto type zvárania generuje značné množstvo tepla, čím vytvára roztavený kovový bazén.
Inertný plyn sa často používa na ochranu roztaveného kúpeľa počas procesu zvárania laserových zváracích strojov. Pri zváraní niektorých materiálov sa povrchová oxidácia nemusí brať do úvahy. Vo väčšine aplikácií sa však ako ochrana často používa hélium, argón, dusík a iné plyny. Pozrime sa, prečo laserové zváracie stroje potrebujú pri zváraní ochranný plyn.
Pri laserovom zváraní ochranný plyn ovplyvňuje tvar zvaru, kvalitu zvaru, prevarenie zvaru a šírku tavenia. Vo väčšine prípadov má vháňanie ochranného plynu pozitívny vplyv na zvar.
- Zmesi argónu a héliaZmesi argónu a hélia: všeobecne sa odporúčajú pre väčšinu aplikácií laserového zvárania hliníka v závislosti od úrovne výkonu lasera. Zmesi argónu a kyslíka: môžu poskytnúť vysokú účinnosť a prijateľnú kvalitu zvárania.
- Plyny, ktoré sa používajú pri návrhu a aplikácii plynových laserov, sú nasledovné: oxid uhličitý (CO2), hélium-neón (H a Ne) a dusík (N).
Máte nejaké otázky týkajúce sa ručného laserového zvárania?
Čas uverejnenia: 19. mája 2023