Inverkan av skyddsgas vid lasersvetsning
Handhållen lasersvetsare
Kapitelinnehåll:
▶ Vad kan Right Shield Gas ge dig?
▶ Olika typer av skyddsgas
▶ Två metoder för användning av skyddsgas
▶ Hur väljer man rätt skyddsgas?
Handhållen lasersvetsning
Positiv effekt av korrekt skyddsgas
Vid lasersvetsning kan valet av skyddsgas ha en betydande inverkan på svetsfogens formning, kvalitet, djup och bredd. I de allra flesta fall har införandet av skyddsgas en positiv effekt på svetsfogen. Men det kan också ha negativa effekter. De positiva effekterna av att använda rätt skyddsgas är följande:
1. Effektivt skydd av svetsbadet
Korrekt införande av skyddsgas kan effektivt skydda svetsbadet från oxidation eller till och med förhindra oxidation helt och hållet.
2. Minskning av stänk
Korrekt införande av skyddsgas kan effektivt minska stänk under svetsprocessen.
3. Enhetlig bildning av svetssömmen
Korrekt införande av skyddsgas främjar en jämn spridning av svetsbadet under stelningen, vilket resulterar i en enhetlig och estetiskt tilltalande svetsfog.
4. Ökat laserutnyttjande
Korrekt införande av skyddsgas kan effektivt minska den avskärmande effekten av metallångplymer eller plasmamoln på lasern, och därigenom öka laserns effektivitet.
5. Minskning av svetsporositet
Korrekt införande av skyddsgas kan effektivt minimera bildandet av gasporer i svetsfogen. Genom att välja lämplig gastyp, flödeshastighet och införandemetod kan idealiska resultat uppnås.
Dock,
Felaktig användning av skyddsgas kan ha skadliga effekter på svetsningen. De negativa effekterna inkluderar:
1. Försämring av svetsfogen
Felaktig införande av skyddsgas kan resultera i dålig svetsfogkvalitet.
2. Sprickbildning och reducerade mekaniska egenskaper
Att välja fel gastyp kan leda till sprickor i svetsfogen och minskad mekanisk prestanda.
3. Ökad oxidation eller interferens
Att välja fel gasflöde, oavsett om det är för högt eller för lågt, kan leda till ökad oxidation av svetsfogen. Det kan också orsaka allvarliga störningar på den smälta metallen, vilket resulterar i kollaps eller ojämn bildning av svetsfogen.
4. Otillräckligt skydd eller negativ påverkan
Att välja fel gasinföringsmetod kan leda till otillräckligt skydd av svetsfogen eller till och med ha en negativ effekt på bildningen av svetsfogen.
5. Inverkan på svetsdjup
Införandet av skyddsgas kan ha en viss inverkan på svetsdjupet, speciellt vid tunnplåtssvetsning, där det tenderar att minska svetsdjupet.
Handhållen lasersvetsning
Typer av skyddsgaser
De vanligaste skyddsgaserna vid lasersvetsning är kväve (N2), argon (Ar) och helium (He). Dessa gaser har olika fysikaliska och kemiska egenskaper, vilket resulterar i varierande effekter på svetsfogen.
1. Kväve (N2)
N2 har en måttlig joniseringsenergi, högre än Ar och lägre än He. Under inverkan av lasern joniseras den i måttlig grad, vilket effektivt minskar bildandet av plasmamoln och ökar laserns utnyttjande. Kväve kan dock reagera kemiskt med aluminiumlegeringar och kolstål vid vissa temperaturer och bilda nitrider. Detta kan öka sprödheten och minska segheten hos svetsfogen, vilket negativt påverkar dess mekaniska egenskaper. Därför rekommenderas inte användning av kväve som skyddsgas för aluminiumlegeringar och kolstålsvetsar. Å andra sidan kan kväve reagera med rostfritt stål och bilda nitrider som ökar styrkan i svetsfogen. Därför kan kväve användas som skyddsgas för svetsning av rostfritt stål.
2. Argongas (Ar)
Argongas har den relativt lägsta joniseringsenergin, vilket resulterar i en högre grad av jonisering under laserverkan. Detta är ogynnsamt för att kontrollera bildandet av plasmamoln och kan ha en viss inverkan på det effektiva utnyttjandet av lasrar. Argon har dock mycket låg reaktivitet och kommer sannolikt inte att genomgå kemiska reaktioner med vanliga metaller. Dessutom är argon kostnadseffektivt. Dessutom, på grund av sin höga densitet, sjunker argon ovanför svetsbadet, vilket ger bättre skydd för svetsbadet. Därför kan den användas som en konventionell skyddsgas.
3. Heliumgas (He)
Heliumgas har den högsta joniseringsenergin, vilket leder till en mycket låg grad av jonisering under laserverkan. Det möjliggör bättre kontroll av plasmamolnbildning, och lasrar kan effektivt interagera med metaller. Dessutom har helium mycket låg reaktivitet och genomgår inte lätt kemiska reaktioner med metaller, vilket gör det till en utmärkt gas för svetsskydd. Kostnaden för helium är dock hög, så det används i allmänhet inte i massproduktion av produkter. Det används ofta i vetenskaplig forskning eller för produkter med högt mervärde.
Handhållen lasersvetsning
Metoder för att introducera skyddsgas
För närvarande finns det två huvudmetoder för att introducera skyddsgas: sidoblåsning utanför axeln och koaxiell skyddsgas, som visas i figur 1 respektive figur 2.
Figur 1: Sidoblåsande skyddsgas utanför axeln
Figur 2: Koaxial skyddsgas
Valet mellan de två blåsningsmetoderna beror på olika överväganden. Generellt rekommenderas att använda sidoblåsningsmetoden utanför axeln för skyddsgas.
Handhållen lasersvetsning
Principer för val av metod för att introducera skyddsgas
För det första är det viktigt att klargöra att termen "oxidation" av svetsar är ett vardagligt uttryck. I teorin hänvisar det till försämring av svetskvaliteten på grund av kemiska reaktioner mellan svetsmetallen och skadliga komponenter i luften, såsom syre, kväve och väte.
Att förhindra svetsoxidation innebär att minska eller undvika kontakt mellan dessa skadliga komponenter och högtemperatursvetsmetallen. Detta högtemperaturtillstånd omfattar inte bara den smälta svetsbassängmetallen utan även hela perioden från det att svetsmetallen smälts tills poolen stelnar och dess temperatur sjunker under en viss tröskel.
Till exempel, vid svetsning av titanlegeringar, när temperaturen är över 300°C, sker snabb väteabsorption; över 450°C sker snabb syreabsorption; och över 600°C sker snabb kväveabsorption. Därför krävs ett effektivt skydd för titanlegeringssvetsen under fasen när den stelnar och dess temperatur sjunker under 300°C för att förhindra oxidation. Baserat på beskrivningen ovan är det tydligt att den skyddsgas som blåses behöver ge skydd inte bara till svetsbadet vid lämplig tidpunkt utan även till det just stelnade området av svetsen. Följaktligen föredras den off-axial sidoblåsningsmetoden som visas i figur 1 i allmänhet eftersom den erbjuder ett bredare skyddsområde jämfört med den koaxiala skärmningsmetoden som visas i figur 2, speciellt för det just stelnade området av svetsen. Men för vissa specifika produkter måste valet av metod göras utifrån produktens struktur och fogkonfiguration.
Handhållen lasersvetsning
Specifikt val av metod för att introducera skyddsgas
1. Rak linjesvets
Om produktens svetsform är rak, som visas i figur 3, och fogkonfigurationen inkluderar stumfogar, överlappsfogar, kälsvetsar eller stacksvetsar, är den föredragna metoden för denna typ av produkt sidoblåsningsmetoden utanför axeln som visas i Figur 1.
Figur 3: Rak linjesvets
2. Plan sluten geometrisvets
Såsom visas i figur 4 har svetsen i denna typ av produkt en sluten plan form, såsom en cirkulär, polygonal eller flersegmentslinjeform. Förbindningskonfigurationerna kan inkludera stumfogar, överlappsfogar eller stacksvetsar. För denna typ av produkt är den föredragna metoden att använda den koaxiala skyddsgasen som visas i figur 2.
Figur 4: Planar sluten geometrisvets
Valet av skyddsgas för plana slutna geometrisvetsar påverkar direkt kvaliteten, effektiviteten och kostnaden för svetsproduktion. Men på grund av mångfalden av svetsmaterial är valet av svetsgas komplicerat i faktiska svetsprocesser. Det kräver omfattande överväganden av svetsmaterial, svetsmetoder, svetspositioner och önskat svetsresultat. Valet av den mest lämpliga svetsgasen kan bestämmas genom svetstester för att uppnå optimala svetsresultat.
Handhållen lasersvetsning
Videovisning | Blick för handhållen lasersvetsning
Video 1 - Lär dig mer om vad som är handhållen lasersvetsare
Video2 - Mångsidig lasersvetsning för olika krav
Rekommenderad handhållen lasersvetsare
Har du frågor om handhållen lasersvetsning?
Posttid: 19 maj 2023