การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการเชื่อมและคุณภาพของวัสดุผนังบางและชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำ วันนี้เราจะไม่พูดถึงข้อดีของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ แต่จะเน้นไปที่การใช้ก๊าซป้องกันสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์อย่างเหมาะสม
เหตุใดจึงต้องใช้แก๊สชีลด์ในการเชื่อมด้วยเลเซอร์?
ในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ก๊าซกำบังจะส่งผลต่อการขึ้นรูปการเชื่อม คุณภาพการเชื่อม ความลึกของการเชื่อม และความกว้างของการเชื่อม ในกรณีส่วนใหญ่ การเป่าแก๊สช่วยจะส่งผลดีต่อการเชื่อม แต่ก็อาจส่งผลเสียเช่นกัน
เมื่อคุณเป่าแก๊สชิลด์อย่างถูกต้อง มันจะช่วยคุณ:
ปกป้องสระเชื่อมอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อลดหรือหลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชัน
ลดการกระเซ็นที่เกิดขึ้นในกระบวนการเชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ลดรูขุมขนเชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ช่วยให้สระเชื่อมกระจายเท่าๆ กันเมื่อแข็งตัว เพื่อให้รอยเชื่อมมีขอบที่สะอาดและเรียบเนียน
ผลการป้องกันของไอโลหะหรือเมฆพลาสม่าบนเลเซอร์จะลดลงอย่างมีประสิทธิภาพ และอัตราการใช้งานที่มีประสิทธิภาพของเลเซอร์จะเพิ่มขึ้น
ตราบใดที่ประเภทของก๊าซป้องกัน อัตราการไหลของก๊าซ และการเลือกโหมดการเป่าถูกต้องคุณจะได้รับผลการเชื่อมในอุดมคติ อย่างไรก็ตาม การใช้แก๊สป้องกันอย่างไม่ถูกต้องอาจส่งผลเสียต่อการเชื่อมได้เช่นกัน การใช้แก๊สชีลด์ผิดประเภทอาจทำให้เกิดเสียงดังเอี๊ยดในการเชื่อมหรือลดคุณสมบัติทางกลของการเชื่อม อัตราการไหลของก๊าซสูงหรือต่ำเกินไปอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของการเชื่อมที่รุนแรงยิ่งขึ้น และการรบกวนภายนอกอย่างรุนแรงของวัสดุโลหะภายในสระเชื่อม ส่งผลให้รอยเชื่อมยุบตัวหรือขึ้นรูปไม่สม่ำเสมอ
ประเภทของก๊าซป้องกัน
ก๊าซป้องกันที่ใช้กันทั่วไปในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ส่วนใหญ่เป็น N2, Ar และ He คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีแตกต่างกัน ดังนั้นผลกระทบต่อการเชื่อมจึงแตกต่างกันเช่นกัน
ไนโตรเจน (N2)
พลังงานไอออไนเซชันของ N2 อยู่ในระดับปานกลาง สูงกว่าของ Ar และต่ำกว่าของ He ภายใต้การแผ่รังสีของเลเซอร์ ระดับไอออไนเซชันของ N2 จะยังคงอยู่บนกระดูกงูที่สม่ำเสมอ ซึ่งสามารถลดการก่อตัวของเมฆพลาสมาได้ดีขึ้น และเพิ่มอัตราการใช้เลเซอร์อย่างมีประสิทธิผล ไนโตรเจนสามารถทำปฏิกิริยากับอลูมิเนียมอัลลอยด์และเหล็กกล้าคาร์บอนได้ที่อุณหภูมิหนึ่งเพื่อผลิตไนไตรด์ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความเปราะของการเชื่อมและลดความเหนียว และส่งผลเสียอย่างมากต่อคุณสมบัติทางกลของรอยเชื่อม ดังนั้นจึงไม่แนะนำให้ใช้ไนโตรเจนในการเชื่อมโลหะผสมอลูมิเนียมและเหล็กกล้าคาร์บอน
อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างไนโตรเจนกับเหล็กสเตนเลสที่เกิดจากไนโตรเจนสามารถปรับปรุงความแข็งแรงของรอยเชื่อมได้ ซึ่งจะเป็นประโยชน์ในการปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของรอยเชื่อม ดังนั้นการเชื่อมเหล็กสแตนเลสจึงสามารถใช้ไนโตรเจนเป็นก๊าซป้องกันได้
อาร์กอน (อาร์)
พลังงานไอออไนเซชันของอาร์กอนค่อนข้างต่ำ และระดับไอออไนเซชันของอาร์กอนจะสูงขึ้นภายใต้การกระทำของเลเซอร์ จากนั้น อาร์กอนซึ่งเป็นก๊าซกำบัง จึงไม่สามารถควบคุมการก่อตัวของเมฆพลาสมาได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะลดอัตราการใช้งานที่มีประสิทธิภาพของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ คำถามเกิดขึ้น: อาร์กอนเป็นตัวเลือกที่ไม่ดีสำหรับการเชื่อมเพื่อใช้เป็นแก๊สป้องกันหรือไม่? คำตอบคือไม่ เนื่องจากอาร์กอนเป็นก๊าซเฉื่อยจึงทำปฏิกิริยากับโลหะส่วนใหญ่ได้ยาก และ Ar จึงมีราคาถูก นอกจากนี้ ความหนาแน่นของ Ar มีขนาดใหญ่ จะเอื้อต่อการจมลงสู่พื้นผิวของสระเชื่อมหลอมเหลว และสามารถปกป้องสระเชื่อมได้ดีขึ้น ดังนั้น อาร์กอนจึงสามารถใช้เป็นก๊าซป้องกันทั่วไปได้
ฮีเลียม (เขา)
ฮีเลียมมีพลังงานไอออไนเซชันค่อนข้างต่างจากอาร์กอนตรงที่สามารถควบคุมการก่อตัวของเมฆพลาสมาได้อย่างง่ายดาย ในขณะเดียวกัน ฮีเลียมก็ไม่ทำปฏิกิริยากับโลหะใดๆ เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์อย่างแท้จริง ปัญหาเดียวคือฮีเลียมมีราคาค่อนข้างแพง สำหรับผู้ผลิตที่ผลิตผลิตภัณฑ์โลหะสำหรับการผลิตจำนวนมาก ฮีเลียมจะเพิ่มต้นทุนการผลิตจำนวนมาก ดังนั้นฮีเลียมจึงถูกใช้โดยทั่วไปในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์หรือผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูงมาก
จะเป่าแก๊สโล่ได้อย่างไร?
ประการแรก ควรชัดเจนว่าสิ่งที่เรียกว่า "ออกซิเดชัน" ของรอยเชื่อมเป็นเพียงชื่อสามัญเท่านั้น ซึ่งในทางทฤษฎีหมายถึงปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างรอยเชื่อมกับส่วนประกอบที่เป็นอันตรายในอากาศ ซึ่งนำไปสู่การเสื่อมสภาพของรอยเชื่อม . โดยทั่วไป โลหะเชื่อมจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนในอากาศที่อุณหภูมิหนึ่ง
เพื่อป้องกันไม่ให้รอยเชื่อมถูก "ออกซิไดซ์" จำเป็นต้องลดหรือหลีกเลี่ยงการสัมผัสระหว่างส่วนประกอบที่เป็นอันตรายดังกล่าวกับโลหะเชื่อมภายใต้อุณหภูมิสูงซึ่งไม่เพียงแต่ในโลหะหลอมเหลวเท่านั้น แต่ตลอดระยะเวลาตั้งแต่โลหะเชื่อมละลายจนถึง โลหะในสระที่หลอมละลายจะแข็งตัวและอุณหภูมิจะเย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด
สองวิธีหลักในการเป่าแก๊สโล่
อย่างหนึ่งคือการเป่าแก๊สชีลด์ที่แกนด้านข้าง ดังแสดงในรูปที่ 1
อีกวิธีหนึ่งคือวิธีการเป่าแบบโคแอกเชียล ดังแสดงในรูปที่ 2
รูปที่ 1.
รูปที่ 2.
ทางเลือกเฉพาะของวิธีการเป่าทั้งสองวิธีคือการพิจารณาที่ครอบคลุมในหลายแง่มุม โดยทั่วไปขอแนะนำให้ใช้วิธีการป้องกันแก๊สแบบเป่าด้านข้าง
ตัวอย่างการเชื่อมด้วยเลเซอร์
1. การเชื่อมลูกปัด/เส้นตรง
ดังแสดงในรูปที่ 3 รูปร่างการเชื่อมของผลิตภัณฑ์เป็นแบบเส้นตรง และรูปแบบข้อต่ออาจเป็นข้อต่อชน ข้อต่อตัก ข้อต่อมุมลบ หรือข้อต่อเชื่อมที่ทับซ้อนกัน สำหรับผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ ควรใช้แก๊สป้องกันการระเบิดตามแกนด้านข้างดังแสดงในรูปที่ 1
2. ปิดการเชื่อมรูปหรือบริเวณ
ดังแสดงในรูปที่ 4 รูปร่างการเชื่อมของผลิตภัณฑ์เป็นรูปแบบปิด เช่น เส้นรอบวงระนาบ รูปทรงพหุภาคีระนาบ รูปทรงเชิงเส้นหลายส่วนระนาบ เป็นต้น รูปแบบรอยต่ออาจเป็นรอยต่อแบบก้น รอยต่อตัก การเชื่อมที่ทับซ้อนกัน เป็นต้น ควรใช้วิธีป้องกันแก๊สโคแอกเชียลดังแสดงในรูปที่ 2 สำหรับผลิตภัณฑ์ประเภทนี้
การเลือกก๊าซป้องกันส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพการเชื่อม ประสิทธิภาพ และต้นทุนการผลิต แต่เนื่องจากความหลากหลายของวัสดุการเชื่อม ในกระบวนการเชื่อมจริง การเลือกก๊าซเชื่อมจึงมีความซับซ้อนมากขึ้นและจำเป็นต้องพิจารณาวัสดุการเชื่อม การเชื่อมอย่างครอบคลุม วิธีการ ตำแหน่งการเชื่อม ตลอดจนข้อกำหนดของเอฟเฟกต์การเชื่อม ผ่านการทดสอบการเชื่อม คุณสามารถเลือกก๊าซเชื่อมที่เหมาะสมกว่าเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า
สนใจการเชื่อมด้วยเลเซอร์และยินดีเรียนรู้วิธีเลือกแก๊สชีลด์
ลิงค์ที่เกี่ยวข้อง:
เวลาโพสต์: 10 ต.ค.-2022