อิทธิพลของก๊าซป้องกันในการเชื่อมด้วยเลเซอร์
ก๊าซป้องกันที่ถูกต้องจะช่วยคุณได้อย่างไร?
Iในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ การเลือกใช้ก๊าซป้องกันสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อการก่อตัว คุณภาพ ความลึก และความกว้างของรอยเชื่อม
ในกรณีส่วนใหญ่ การใช้ก๊าซป้องกันจะมีผลดีต่อรอยเชื่อม ในขณะที่การใช้ก๊าซป้องกันอย่างไม่เหมาะสมอาจส่งผลเสียต่อการเชื่อมได้
ผลการใช้ก๊าซป้องกันที่ถูกต้องและไม่เหมาะสม มีดังนี้
การใช้ที่ถูกต้อง
การใช้งานที่ไม่เหมาะสม
1. การป้องกันแอ่งเชื่อมที่มีประสิทธิภาพ
การใส่ก๊าซป้องกันอย่างเหมาะสมสามารถปกป้องแอ่งเชื่อมจากการเกิดออกซิเดชันหรือแม้กระทั่งป้องกันการเกิดออกซิเดชันได้อย่างสมบูรณ์
1. การเสื่อมสภาพของรอยเชื่อม
การใส่ก๊าซป้องกันอย่างไม่ถูกต้องอาจส่งผลให้คุณภาพรอยเชื่อมไม่ดี
2. ลดการกระเด็น
การใส่ก๊าซป้องกันอย่างถูกต้องสามารถลดการกระเด็นระหว่างกระบวนการเชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ
2. การแตกร้าวและคุณสมบัติเชิงกลลดลง
การเลือกประเภทก๊าซที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้เกิดรอยแตกร้าวที่รอยเชื่อมและประสิทธิภาพเชิงกลลดลง
3. การสร้างรอยเชื่อมที่สม่ำเสมอ
การเติมก๊าซป้องกันอย่างเหมาะสมจะช่วยส่งเสริมการกระจายตัวของแนวเชื่อมอย่างสม่ำเสมอในระหว่างการแข็งตัว ส่งผลให้รอยเชื่อมมีความสม่ำเสมอและสวยงาม
3. การเกิดออกซิเดชันหรือการรบกวนที่เพิ่มขึ้น
การเลือกอัตราการไหลของก๊าซที่ไม่ถูกต้อง ไม่ว่าจะสูงหรือต่ำเกินไป อาจทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันในแนวเชื่อมเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังอาจก่อให้เกิดการรบกวนอย่างรุนแรงต่อโลหะหลอมเหลว ส่งผลให้แนวเชื่อมยุบตัวหรือเกิดการแตกร้าวที่ไม่สม่ำเสมอ
4. เพิ่มการใช้งานเลเซอร์
การแนะนำก๊าซป้องกันอย่างถูกต้องสามารถลดผลการป้องกันของกลุ่มไอโลหะหรือเมฆพลาสมาบนเลเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้ประสิทธิภาพของเลเซอร์เพิ่มขึ้น
4. การป้องกันที่ไม่เพียงพอหรือผลกระทบเชิงลบ
การเลือกวิธีการเติมก๊าซที่ไม่ถูกต้องอาจส่งผลให้การป้องกันรอยเชื่อมไม่เพียงพอหรืออาจส่งผลเสียต่อการก่อตัวของรอยเชื่อมได้
5. การลดรูพรุนของรอยเชื่อม
การใส่ก๊าซป้องกันอย่างถูกต้องจะช่วยลดการเกิดรูพรุนของก๊าซในรอยเชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเลือกประเภทก๊าซ อัตราการไหล และวิธีการใส่ก๊าซที่เหมาะสมจะช่วยให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด
5. อิทธิพลต่อความลึกของรอยเชื่อม
การนำก๊าซป้องกันเข้ามาอาจส่งผลกระทบต่อความลึกของรอยเชื่อม โดยเฉพาะในการเชื่อมแผ่นบาง ซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้ความลึกของรอยเชื่อมลดลง
ก๊าซป้องกันชนิดต่างๆ
ก๊าซป้องกันที่นิยมใช้กันทั่วไปในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ได้แก่ ไนโตรเจน (N2) อาร์กอน (Ar) และฮีเลียม (He) ก๊าซเหล่านี้มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลต่อรอยเชื่อมที่แตกต่างกัน
1. ไนโตรเจน (N2)
N2 มีพลังงานไอออไนเซชันปานกลาง สูงกว่า Ar และต่ำกว่า He ภายใต้การทำงานของเลเซอร์ ไนโตรเจนจะเกิดการแตกตัวเป็นไอออนในระดับปานกลาง ช่วยลดการเกิดเมฆพลาสมาได้อย่างมีประสิทธิภาพและเพิ่มการใช้งานเลเซอร์ อย่างไรก็ตาม ไนโตรเจนสามารถทำปฏิกิริยาทางเคมีกับโลหะผสมอลูมิเนียมและเหล็กกล้าคาร์บอนที่อุณหภูมิบางระดับ จนเกิดเป็นไนไตรด์ ซึ่งอาจเพิ่มความเปราะและลดความเหนียวของรอยเชื่อม ซึ่งส่งผลเสียต่อคุณสมบัติเชิงกล ดังนั้น จึงไม่แนะนำให้ใช้ไนโตรเจนเป็นก๊าซป้องกันสำหรับโลหะผสมอลูมิเนียมและเหล็กกล้าคาร์บอน ในทางกลับกัน ไนโตรเจนสามารถทำปฏิกิริยากับเหล็กกล้าไร้สนิม ทำให้เกิดไนไตรด์ที่ช่วยเพิ่มความแข็งแรงของรอยเชื่อม ดังนั้น ไนโตรเจนจึงสามารถใช้เป็นก๊าซป้องกันสำหรับการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมได้
2. ก๊าซอาร์กอน (Ar)
ก๊าซอาร์กอนมีพลังงานไอออไนเซชันค่อนข้างต่ำ ส่งผลให้ระดับการไอออไนเซชันสูงขึ้นภายใต้การกระทำของเลเซอร์ ซึ่งไม่เอื้อต่อการควบคุมการก่อตัวของเมฆพลาสมา และอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการใช้เลเซอร์ อย่างไรก็ตาม อาร์กอนมีปฏิกิริยาเคมีต่ำมากและไม่น่าจะเกิดปฏิกิริยาเคมีกับโลหะทั่วไป นอกจากนี้ อาร์กอนยังมีความคุ้มค่า นอกจากนี้ ด้วยความหนาแน่นสูง อาร์กอนจึงลอยตัวอยู่เหนือแอ่งเชื่อม จึงให้การป้องกันที่ดีกว่าแก่แอ่งเชื่อม ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นก๊าซป้องกันแบบทั่วไปได้
3. ก๊าซฮีเลียม (He)
ก๊าซฮีเลียมมีพลังงานไอออไนเซชันสูงที่สุด ส่งผลให้ระดับไอออไนเซชันต่ำมากภายใต้การกระทำของเลเซอร์ ช่วยให้สามารถควบคุมการก่อตัวของเมฆพลาสมาได้ดีขึ้น และเลเซอร์สามารถทำปฏิกิริยากับโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ฮีเลียมยังมีปฏิกิริยาเคมีต่ำมากและไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีกับโลหะได้ง่าย ทำให้เป็นก๊าซที่ดีเยี่ยมสำหรับการป้องกันรอยเชื่อม อย่างไรก็ตาม ฮีเลียมมีราคาสูง จึงมักไม่ถูกนำมาใช้ในการผลิตจำนวนมาก แต่มักนำไปใช้ในงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์หรือผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูง
สองวิธีการใช้ก๊าซป้องกัน
ในปัจจุบันมีวิธีการหลักสองวิธีในการแนะนำก๊าซป้องกัน ได้แก่ การเป่าด้านข้างนอกแกนและก๊าซป้องกันแบบโคแอกเซียล ดังแสดงในรูปที่ 1 และรูปที่ 2 ตามลำดับ
รูปที่ 1: ก๊าซป้องกันการระเบิดด้านข้างนอกแกน
รูปที่ 2: ก๊าซป้องกันแบบโคแอกเซียล
การเลือกใช้วิธีการเป่าสองวิธีนี้ขึ้นอยู่กับการพิจารณาหลายประการ
โดยทั่วไปขอแนะนำให้ใช้วิธีการเป่าด้านข้างนอกแกนสำหรับก๊าซป้องกัน
จะเลือกก๊าซป้องกันที่เหมาะสมได้อย่างไร?
ประการแรก สิ่งสำคัญคือต้องชี้แจงให้ชัดเจนว่าคำว่า "ออกซิเดชัน" ของรอยเชื่อมเป็นคำที่ใช้เรียกกันทั่วไป ในทางทฤษฎี หมายถึงการเสื่อมคุณภาพของรอยเชื่อมอันเนื่องมาจากปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างโลหะเชื่อมกับส่วนประกอบที่เป็นอันตรายในอากาศ เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจน
การป้องกันการเกิดออกซิเดชันในรอยเชื่อมเกี่ยวข้องกับการลดหรือหลีกเลี่ยงการสัมผัสระหว่างส่วนประกอบที่เป็นอันตรายเหล่านี้กับโลหะเชื่อมที่อุณหภูมิสูง สภาวะอุณหภูมิสูงนี้ไม่เพียงแต่ครอบคลุมถึงโลหะหลอมเหลวในบ่อเชื่อมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงช่วงเวลาทั้งหมดตั้งแต่โลหะเชื่อมถูกหลอมเหลวจนกระทั่งบ่อเชื่อมแข็งตัวและอุณหภูมิลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนด
กระบวนการเชื่อม
ตัวอย่างเช่น ในการเชื่อมโลหะผสมไททาเนียม เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 300°C จะเกิดการดูดซับไฮโดรเจนอย่างรวดเร็ว เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 450°C จะเกิดการดูดซับออกซิเจนอย่างรวดเร็ว และเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 600°C จะเกิดการดูดซับไนโตรเจนอย่างรวดเร็ว
ดังนั้น การเชื่อมโลหะผสมไททาเนียมจึงจำเป็นต้องมีการป้องกันที่มีประสิทธิภาพในช่วงที่โลหะผสมไททาเนียมแข็งตัวและอุณหภูมิลดลงต่ำกว่า 300°C เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน จากคำอธิบายข้างต้น เป็นที่ชัดเจนว่าก๊าซป้องกันที่เป่าออกมาจะต้องให้การป้องกันไม่เพียงแต่กับแอ่งเชื่อมในเวลาที่เหมาะสมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงบริเวณที่เพิ่งแข็งตัวของรอยเชื่อมด้วย ดังนั้น วิธีการเป่าด้านข้างแบบนอกแกนที่แสดงในรูปที่ 1 จึงเป็นที่นิยมโดยทั่วไป เนื่องจากให้การป้องกันที่ครอบคลุมมากกว่าวิธีการป้องกันแบบโคแอกเซียลที่แสดงในรูปที่ 2 โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับบริเวณที่เพิ่งแข็งตัวของรอยเชื่อม
อย่างไรก็ตาม สำหรับผลิตภัณฑ์เฉพาะบางอย่าง การเลือกใช้วิธีจะต้องขึ้นอยู่กับโครงสร้างผลิตภัณฑ์และการกำหนดค่าร่วมกัน
การเลือกเฉพาะวิธีการแนะนำก๊าซป้องกัน
1. การเชื่อมแบบเส้นตรง
หากรูปร่างของรอยเชื่อมของผลิตภัณฑ์เป็นแบบตรง ดังที่แสดงในรูปที่ 3 และการกำหนดค่ารอยเชื่อมรวมถึงรอยต่อแบบชน รอยต่อซ้อน รอยเชื่อมแบบฟิลเล็ต หรือรอยเชื่อมแบบซ้อน วิธีการที่ต้องการสำหรับผลิตภัณฑ์ประเภทนี้คือวิธีการเป่าด้านข้างนอกแกน ดังที่แสดงในรูปที่ 1
รูปที่ 3: การเชื่อมแบบเส้นตรง
2. การเชื่อมเรขาคณิตแบบปิดระนาบ
ดังแสดงในรูปที่ 4 แนวเชื่อมในผลิตภัณฑ์ประเภทนี้มีรูปร่างเป็นระนาบปิด เช่น วงกลม รูปหลายเหลี่ยม หรือเส้นหลายส่วน รูปแบบของรอยเชื่อมอาจประกอบด้วยรอยต่อชน รอยต่อซ้อน หรือรอยเชื่อมซ้อน สำหรับผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ วิธีที่แนะนำให้ใช้คือการใช้ก๊าซป้องกันแบบโคแอกเซียลดังแสดงในรูปที่ 2
รูปที่ 4: การเชื่อมรูปทรงเรขาคณิตแบบปิดระนาบ
การเลือกก๊าซป้องกันสำหรับรอยเชื่อมเรขาคณิตแบบปิดระนาบมีผลโดยตรงต่อคุณภาพ ประสิทธิภาพ และต้นทุนการผลิตงานเชื่อม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความหลากหลายของวัสดุเชื่อม การเลือกก๊าซเชื่อมจึงมีความซับซ้อนในกระบวนการเชื่อมจริง จำเป็นต้องพิจารณาอย่างถี่ถ้วนถึงวัสดุเชื่อม วิธีการเชื่อม ตำแหน่งการเชื่อม และผลลัพธ์ที่ต้องการในการเชื่อม การเลือกก๊าซเชื่อมที่เหมาะสมที่สุดสามารถทำได้โดยการทดสอบการเชื่อมเพื่อให้ได้ผลลัพธ์การเชื่อมที่ดีที่สุด
จอแสดงผลวิดีโอ | ภาพรวมของการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพกพา
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบพกพา
วิดีโอนี้จะอธิบายว่าเครื่องเชื่อมเลเซอร์คืออะไรและคำแนะนำและโครงสร้างที่คุณจำเป็นต้องรู้
นี่คือคู่มือสำคัญของคุณก่อนซื้อเครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบพกพา
เครื่องเชื่อมเลเซอร์ขนาด 1,000 วัตต์ 1,500 วัตต์ 2,000 วัตต์ มีองค์ประกอบพื้นฐานดังต่อไปนี้
การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบอเนกประสงค์สำหรับความต้องการที่หลากหลาย
ในวิดีโอนี้ เราจะสาธิตวิธีการเชื่อมหลายวิธีที่คุณสามารถทำได้ด้วยเครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบพกพา เครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบพกพาสามารถสร้างความเท่าเทียมกันระหว่างช่างเชื่อมมือใหม่และผู้ควบคุมเครื่องเชื่อมที่มีประสบการณ์
เรามีตัวเลือกตั้งแต่ 500w ไปจนถึง 3000w
คำถามที่พบบ่อย
- ในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ก๊าซป้องกันเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ใช้ป้องกันบริเวณรอยเชื่อมจากการปนเปื้อนในบรรยากาศ ลำแสงเลเซอร์ความเข้มสูงที่ใช้ในการเชื่อมประเภทนี้ก่อให้เกิดความร้อนจำนวนมาก ก่อให้เกิดแอ่งโลหะหลอมเหลว
ก๊าซเฉื่อยมักใช้เพื่อป้องกันแอ่งหลอมเหลวระหว่างกระบวนการเชื่อมของเครื่องเชื่อมเลเซอร์ เมื่อเชื่อมวัสดุบางชนิด อาจไม่ได้คำนึงถึงการเกิดออกซิเดชันบนพื้นผิว อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ มักใช้ฮีเลียม อาร์กอน ไนโตรเจน และก๊าซอื่นๆ เพื่อป้องกัน ต่อไปนี้คือเหตุผลที่เครื่องเชื่อมเลเซอร์ต้องใช้ก๊าซป้องกันเมื่อทำการเชื่อม
ในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ก๊าซป้องกันจะส่งผลต่อรูปทรงของรอยเชื่อม คุณภาพการเชื่อม การเจาะทะลุ และความกว้างของการหลอมรวม ในกรณีส่วนใหญ่ การพ่นก๊าซป้องกันจะส่งผลดีต่อรอยเชื่อม
- ส่วนผสมอาร์กอน-ฮีเลียมส่วนผสมอาร์กอน-ฮีเลียม: โดยทั่วไปแนะนำให้ใช้กับงานเชื่อมเลเซอร์อะลูมิเนียมส่วนใหญ่ ขึ้นอยู่กับระดับพลังงานเลเซอร์ ส่วนผสมอาร์กอน-ออกซิเจน: ให้ประสิทธิภาพสูงและคุณภาพการเชื่อมที่ยอมรับได้
- ก๊าซที่ใช้ในการออกแบบและการประยุกต์ใช้เลเซอร์ก๊าซ ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ฮีเลียม-นีออน (H และ Ne) และไนโตรเจน (N)
มีคำถามเกี่ยวกับการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพกพาหรือไม่?
เวลาโพสต์: 19 พฤษภาคม 2566