Vpliv zaščitnega plina pri laserskem varjenju
Ročni laserski varilec
Vsebina poglavja:
▶ Kaj lahko dobite s pravim zaščitnim plinom?
▶ Različne vrste zaščitnih plinov
▶ Dva načina uporabe zaščitnega plina
▶ Kako izbrati ustrezen zaščitni plin?
Ročno lasersko varjenje
Pozitiven učinek ustreznega zaščitnega plina
Pri laserskem varjenju lahko izbira zaščitnega plina pomembno vpliva na nastanek, kakovost, globino in širino zvara. V veliki večini primerov uvedba zaščitnega plina pozitivno vpliva na zvar. Vendar ima lahko tudi škodljive učinke. Pozitivni učinki uporabe pravilnega zaščitnega plina so naslednji:
1. Učinkovita zaščita zvarnega bazena
Ustrezen vnos zaščitnega plina lahko učinkovito zaščiti varilni bazen pred oksidacijo ali celo prepreči oksidacijo.
2. Zmanjšanje brizganja
Pravilna uvedba zaščitnega plina lahko učinkovito zmanjša brizganje med postopkom varjenja.
3. Enakomerna tvorba zvara
Ustrezen vnos zaščitnega plina prispeva k enakomernemu širjenju zvarne mase med strjevanjem, kar ima za posledico enakomeren in estetsko prijeten zvar.
4. Večja uporaba laserja
Pravilna uvedba zaščitnega plina lahko učinkovito zmanjša zaščitni učinek kovinskih hlapov ali oblakov plazme na laser in s tem poveča učinkovitost laserja.
5. Zmanjšanje poroznosti zvara
Pravilna uvedba zaščitnega plina lahko učinkovito zmanjša nastajanje plinskih por v zvarnem šivu. Z izbiro ustrezne vrste plina, pretoka in načina vnosa lahko dosežemo idealne rezultate.
vendar
Nepravilna uporaba zaščitnega plina ima lahko škodljive učinke na varjenje. Neželeni učinki vključujejo:
1. Poslabšanje zvarnega šiva
Nepravilno dovajanje zaščitnega plina lahko povzroči slabo kakovost zvara.
2. Pokanje in zmanjšane mehanske lastnosti
Izbira napačne vrste plina lahko povzroči pokanje zvarov in zmanjšano mehansko zmogljivost.
3. Povečana oksidacija ali motnje
Izbira napačne hitrosti pretoka plina, ne glede na to, ali je previsoka ali prenizka, lahko povzroči povečano oksidacijo zvara. Prav tako lahko povzroči resne motnje na staljeni kovini, kar povzroči kolaps ali neenakomerno oblikovanje zvara.
4. Neustrezna zaščita ali negativen vpliv
Izbira napačnega načina dovajanja plina lahko povzroči nezadostno zaščito zvara ali celo negativno vpliva na nastanek zvara.
5. Vpliv na globino vara
Vnos zaščitnega plina ima lahko določen vpliv na globino vara, predvsem pri varjenju tanke plošče, kjer rad zmanjša globino vara.
Ročno lasersko varjenje
Vrste zaščitnih plinov
Običajno uporabljeni zaščitni plini pri laserskem varjenju so dušik (N2), argon (Ar) in helij (He). Ti plini imajo različne fizikalne in kemijske lastnosti, kar ima za posledico različne učinke na zvarni šiv.
1. Dušik (N2)
N2 ima zmerno ionizacijsko energijo, višjo od Ar in nižjo od He. Pod delovanjem laserja se zmerno ionizira, kar učinkovito zmanjša nastajanje plazemskih oblakov in poveča izkoristek laserja. Vendar pa lahko dušik kemično reagira z aluminijevimi zlitinami in ogljikovim jeklom pri določenih temperaturah, pri čemer tvori nitride. To lahko poveča krhkost in zmanjša žilavost zvara, kar negativno vpliva na njegove mehanske lastnosti. Zato uporaba dušika kot zaščitnega plina za aluminijeve zlitine in zvare ogljikovega jekla ni priporočljiva. Po drugi strani pa lahko dušik reagira z nerjavnim jeklom in tvori nitride, ki povečajo trdnost zvarnega spoja. Zato lahko dušik uporabljamo kot zaščitni plin za varjenje nerjavnega jekla.
2. Plin argon (Ar)
Plin argon ima relativno najnižjo ionizacijsko energijo, kar ima za posledico višjo stopnjo ionizacije pod laserskim delovanjem. To je neugodno za nadzor nastajanja plazemskih oblakov in ima lahko določen vpliv na učinkovito uporabo laserjev. Vendar ima argon zelo nizko reaktivnost in je malo verjetno, da bo podvržen kemičnim reakcijam z navadnimi kovinami. Poleg tega je argon stroškovno učinkovit. Poleg tega se argon zaradi svoje visoke gostote potopi nad zvarni bazen, kar zagotavlja boljšo zaščito zvarnega bazena. Zato se lahko uporablja kot običajen zaščitni plin.
3. Plin helij (He)
Plin helij ima največjo ionizacijsko energijo, kar vodi do zelo nizke stopnje ionizacije pod laserskim delovanjem. Omogoča boljši nadzor nad nastajanjem plazemskega oblaka, laserji pa lahko učinkovito komunicirajo s kovinami. Poleg tega ima helij zelo nizko reaktivnost in ni zlahka podvržen kemičnim reakcijam s kovinami, zaradi česar je odličen plin za zaščito zvarov. Vendar pa je cena helija visoka, zato se na splošno ne uporablja v množični proizvodnji izdelkov. Običajno se uporablja v znanstvenih raziskavah ali za izdelke z visoko dodano vrednostjo.
Ročno lasersko varjenje
Metode uvajanja zaščitnega plina
Trenutno obstajata dve glavni metodi za uvajanje zaščitnega plina: stransko pihanje zunaj osi in koaksialni zaščitni plin, kot je prikazano na sliki 1 oziroma sliki 2.
Slika 1: Zaščitni plin za stransko pihanje zunaj osi
Slika 2: Koaksialni zaščitni plin
Izbira med obema načinoma pihanja je odvisna od različnih vidikov. Na splošno je za zaščitni plin priporočljivo uporabiti metodo stranskega pihanja zunaj osi.
Ročno lasersko varjenje
Načela za izbiro načina vnosa zaščitnega plina
Najprej je pomembno pojasniti, da je izraz "oksidacija" zvarov pogovorni izraz. V teoriji se nanaša na poslabšanje kakovosti zvara zaradi kemičnih reakcij med zvarom in škodljivimi sestavinami v zraku, kot so kisik, dušik in vodik.
Preprečevanje oksidacije zvara vključuje zmanjšanje ali izogibanje stiku med temi škodljivimi komponentami in kovino zvara pri visoki temperaturi. To visokotemperaturno stanje ne vključuje samo staljene kovine zvarnega bazena, ampak tudi celotno obdobje od takrat, ko se zvar stopi, dokler se bazen ne strdi in njegova temperatura pade pod določeno mejno vrednost.
Na primer, pri varjenju titanovih zlitin, ko je temperatura nad 300 °C, pride do hitre absorpcije vodika; nad 450°C pride do hitre absorpcije kisika; in nad 600°C pride do hitre absorpcije dušika. Zato je potrebna učinkovita zaščita za zvar titanove zlitine v fazi, ko se strdi in se njegova temperatura zniža pod 300 °C, da se prepreči oksidacija. Na podlagi zgornjega opisa je jasno, da mora vpihnjeni zaščitni plin zagotoviti zaščito ne le zvarnega bazena ob ustreznem času, ampak tudi pravkar strjenega območja zvara. Zato je metoda stranskega pihanja zunaj osi, prikazana na sliki 1, na splošno prednostna, ker nudi širši obseg zaščite v primerjavi s koaksialno zaščitno metodo, prikazano na sliki 2, zlasti za pravkar strjeno območje zvara. Vendar pa je treba pri nekaterih specifičnih izdelkih izbira metode temeljiti na strukturi izdelka in konfiguraciji spoja.
Ročno lasersko varjenje
Specifična izbira načina vnosa zaščitnega plina
1. Ravni zvar
Če je oblika zvara izdelka ravna, kot je prikazano na sliki 3, in konfiguracija spoja vključuje sočelne spoje, prekrivne spoje, kotne zvare ali zvare v skladu, je prednostna metoda za to vrsto izdelka metoda stranskega pihanja zunaj osi, prikazana na Slika 1.
Slika 3: Ravni zvar
2. Zvar z ravninsko zaprto geometrijo
Kot je prikazano na sliki 4, ima zvar v tej vrsti izdelka zaprto ravninsko obliko, kot je krožna, poligonalna ali večsegmentna črtna oblika. Konfiguracije sklepov lahko vključujejo sočelne spoje, prekrivne spoje ali zvarjene spoje. Za to vrsto izdelka je prednostna metoda uporaba koaksialnega zaščitnega plina, prikazanega na sliki 2.
Slika 4: Zvar z ravninsko zaprto geometrijo
Izbira zaščitnega plina za zvare z ravninsko zaprto geometrijo neposredno vpliva na kakovost, učinkovitost in stroške varilne proizvodnje. Vendar pa je zaradi raznolikosti varilnih materialov izbira varilnega plina v dejanskih varilnih postopkih zapletena. Zahteva celovito preučitev varilnih materialov, metod varjenja, položajev varjenja in želenega rezultata varjenja. Izbira najprimernejšega varilnega plina se lahko določi s testi varjenja, da se dosežejo optimalni rezultati varjenja.
Ročno lasersko varjenje
Video zaslon | Pogled za ročno lasersko varjenje
Video 1 - Izvedite več o tem, kaj je ročni laserski varilec
Video 2 – vsestransko lasersko varjenje za različne zahteve
Imate vprašanja o ročnem laserskem varjenju?
Čas objave: 19. maj 2023