Як вибрати найкращі газові суміші для лазерного зварювання?

Типи, переваги та застосування

Вступ:

Основні речі, які слід знати перед зануренням

Лазерне зварювання - це високоточний метод зварювання, який використовує лазерний промінь для розплавлення матеріалу заготовки, а потім утворення зварного шва після охолодження. У лазерному зварюванні ключову роль відіграє газ. Захисний газ не тільки впливає на формування зварювального шва, якість зварювального шва, проникнення зварювального шва та ширину проплавлення, але також безпосередньо впливає на якість та ефективність лазерного зварювання.Які гази потрібні для лазерного зварювання?Ця стаття детально розгляневажливість газів для лазерного зварювання, використовувані гази та те, що вони роблять. Ми також порекомендуємонайкращий лазерний зварювальний апаратдля ваших потреб.

Зміст

1. Навіщо потрібен газ для лазерного зварювання?

2. Які гази використовуються при лазерному зварюванні?

3. Вибір газу в різних додатках

4. Підведіть підсумки

Навіщо потрібен газ для лазерного зварювання?

Під час процесу лазерного зварювання лазерний промінь високої щільності енергії фокусується на зоні зварювання заготовки, викликаючи миттєве плавлення матеріалу поверхні заготовки. Під час лазерного зварювання газ необхідний для захисту зони зварювання, контролю температури, покращення якості зварювання та захисту оптичної системи. Вибір відповідного типу газу та параметрів подачі є важливими факторами для забезпечення ефективного та стабільного процесу лазерного зварювання та отримання високоякісних результатів зварювання.

1. Охорона зон зварювання

Під час процесу лазерного зварювання зона зварювання піддається впливу зовнішнього середовища і легко піддається впливу кисню та інших газів у повітрі.

Кисень ініціює реакції окислення, що може призвести до зниження якості зварного шва та утворення пор і включень. Зварювальний шов можна ефективно захистити від забруднення киснем, подаючи в зону зварювання відповідний газ, зазвичай інертний газ, наприклад аргон.

2. Контроль тепла

Вибір і подача газу можуть допомогти контролювати температуру в зоні зварювання. Регулюючи швидкість потоку та тип газу, можна впливати на швидкість охолодження зони зварювання. Це важливо для контролю зони термічного впливу (ЗТВ) під час зварювання та зменшення теплових спотворень.

3. Покращена якість зварювання

Деякі допоміжні гази, такі як кисень або азот, можуть покращити якість і ефективність зварювання. Наприклад, додавання кисню може покращити проникнення зварного шва та збільшити швидкість зварювання, одночасно впливаючи на форму та глибину зварного шва.

4. Охолодження газу

При лазерному зварюванні зона зварювання зазвичай зазнає впливу високих температур. Використання системи газового охолодження може допомогти контролювати температуру в зоні зварювання та запобігти перегріву. Це важливо для зменшення теплового навантаження в зоні зварювання та покращення якості зварювання.

5. Газовий захист оптичних систем

Лазерний промінь фокусується на зоні зварювання через оптичну систему. Під час процесу пайки розплавлений матеріал і аерозолі, що утворюються, можуть забруднити оптичні компоненти. Завдяки введенню газів у зону зварювання знижується ризик забруднення та подовжується термін служби оптичної системи.

Які гази використовуються при лазерному зварюванні?

Під час лазерного зварювання газ може ізолювати повітря від зварювальної пластини та запобігати її реакції з повітрям. Таким чином поверхня зварювання металевої пластини буде білішою і красивішою. Використання газу також захищає лінзи від зварювального пилу. Зазвичай використовуються такі гази:

1. Захисний газ:

Захисні гази, які іноді називають «інертними газами», відіграють важливу роль у процесі лазерного зварювання. Процеси лазерного зварювання часто використовують інертні гази для захисту зварювальної ванни. Захисні гази, які зазвичай використовуються при лазерному зварюванні, в основному включають аргон і неон. Їх фізичні та хімічні властивості різні, тому їх вплив на зварний шов також різний.

·Аргон: аргон є одним із найбільш часто використовуваних інертних газів. Він має високий ступінь іонізації під дією лазера, що не сприяє контролю за утворенням плазмових хмар, що матиме певний вплив на ефективність використання лазерів. Інертний характер аргону не дозволяє йому брати участь у процесі пайки, а також добре розсіює тепло, допомагаючи контролювати температуру в зоні пайки.

·Неон: Неон часто використовується як інертний газ, подібний до аргону, і в основному використовується для захисту зони зварювання від кисню та інших забруднюючих речовин у зовнішньому середовищі. Важливо відзначити, що неон підходить не для всіх застосувань лазерного зварювання. Він в основному використовується для деяких спеціальних зварювальних завдань, таких як зварювання більш товстих матеріалів або коли потрібні більш глибокі зварювальні шви.

2. Допоміжний газ:

У процесі лазерного зварювання, крім основного захисного газу, можна також використовувати допоміжні гази для покращення продуктивності та якості зварювання. Нижче наведено деякі поширені допоміжні гази, які використовуються для лазерного зварювання:

· Кисень: кисень зазвичай використовується як допоміжний газ і може використовуватися для збільшення тепла та глибини зварювання під час зварювання. Додавання кисню може збільшити швидкість зварювання та проплавлення, але це потрібно ретельно контролювати, щоб уникнути проблем із окисленням надлишку кисню.

· Азот: азот також часто використовується як допоміжний газ у лазерному зварюванні. Енергія іонізації азоту помірна, вища за аргон і нижча за водень. Ступінь іонізації зазвичай залежить від дії лазера. Це може краще зменшити утворення плазмових хмар, забезпечити кращу якість зварних швів і зовнішній вигляд, а також зменшити вплив кисню на зварні шви. Азот також можна використовувати для контролю температури в зоні зварювання та зменшення утворення бульбашок і пор.

· Суміш водню/водню: водень покращує якість зварних швів і зменшує утворення пористості. Суміші аргону та водню використовуються в деяких особливих цілях, таких як зварювання нержавіючої сталі. Вміст водню в суміші зазвичай коливається від 2% до 15%.

·Гелій: гелій зазвичай використовується для високопотужного лазерного зварювання, оскільки він має низьку теплопровідність і не легко іонізується, що дозволяє лазеру проходити плавно, а енергія променя досягає поверхні заготовки без будь-яких перешкод. Сприяє більшій потужності зварювання. Гелій також можна використовувати для покращення якості зварювання та контролю температури зварювання. Це найефективніший захисний газ, який використовується при лазерному зварюванні, але він відносно дорогий.

3. Охолоджуючий газ:

Охолоджуючий газ часто використовується під час лазерного зварювання для контролю температури в зоні зварювання, запобігання перегріву та підтримки якості зварювання. Нижче наведено деякі типові охолоджувальні гази:

·Вода: вода є звичайним охолоджувачем, який часто використовують для охолодження лазерних генераторів і оптичних систем лазерного зварювання. Системи водяного охолодження можуть допомогти підтримувати стабільну температуру лазерного генератора та оптичних компонентів для забезпечення стабільності та продуктивності лазерного променя.

·Атмосферні гази: у деяких процесах лазерного зварювання для охолодження можна використовувати навколишні атмосферні гази. Наприклад, в оптичній системі лазерного генератора навколишній атмосферний газ може забезпечувати ефект охолодження.

·Інертні гази: інертні гази, такі як аргон і азот, також можна використовувати як охолоджуючі гази. Вони мають меншу теплопровідність і можуть використовуватися для контролю температури зони зварювання та зменшення зони теплового впливу (ЗТВ).

·Рідкий азот: рідкий азот є надзвичайно низькотемпературним охолоджувачем, який можна використовувати для надзвичайно потужного лазерного зварювання. Він забезпечує дуже ефективний охолоджуючий ефект і забезпечує контроль температури в зоні зварювання.

4. Газова суміш:

Газові суміші зазвичай використовуються у зварюванні для оптимізації різних аспектів процесу, таких як швидкість зварювання, глибина проплавлення та стабільність дуги. Існує два основних типи газових сумішей: подвійні та потрійні.

1. Бінарні газові суміші:

·Аргон + кисень: додавання невеликої кількості кисню до аргону покращує стабільність дуги, покращує зварювальну ванну та збільшує швидкість зварювання. Ця суміш зазвичай використовується для зварювання вуглецевої сталі, низьколегованої сталі та нержавіючої сталі.

·Аргон + вуглекислий газ: додавання CO₂ до аргону підвищує міцність зварювання та стійкість до корозії, одночасно зменшуючи бризки. Ця суміш часто використовується для зварювання вуглецевої та нержавіючої сталі.

·Аргон + водень: водень підвищує температуру дуги, покращує швидкість зварювання та зменшує зварювальні дефекти. Це особливо корисно для зварювання сплавів на основі нікелю та нержавіючої сталі.

2. Потрійні газові суміші:

·Аргон + кисень + вуглекислий газ: ця суміш поєднує в собі переваги суміші аргон-кисень і аргон-CO₂. Зменшує бризки, покращує текучість зварювальної ванни та підвищує якість зварювання. Широко використовується для зварювання різної товщини вуглецевої сталі, низьколегованої сталі та нержавіючої сталі.

·Аргон + гелій + вуглекислий газ: ця суміш покращує стабільність дуги, підвищує температуру зварювальної ванни та підвищує швидкість зварювання. Він використовується для дугового зварювання короткого замикання та важкого зварювання, пропонуючи кращий контроль над окисленням.

Вибір газу в різних додатках

У різних застосуваннях лазерного зварювання вибір відповідного газу має вирішальне значення, оскільки різні комбінації газів можуть забезпечити різну якість, швидкість та ефективність зварювання. Ось кілька вказівок, які допоможуть вам вибрати правильний газ для конкретного застосування:

Тип зварювального матеріалу:

Для різних матеріалів потрібні різні комбінації газу. Взагалі кажучи.

·Для нержавіючої сталі зазвичай використовується аргон або суміш аргон/водень.

·Алюміній і алюмінієві сплави часто використовують чистий аргон.

·Титанові сплави часто використовують азот.

·Високовуглецеві сталі часто використовують кисень як допоміжний газ.

Швидкість зварювання та проникнення:

Якщо потрібна більш висока швидкість зварювання або глибше проварювання, комбінацію газу можна відрегулювати. Додавання кисню часто покращує швидкість і проникнення, але це потрібно ретельно контролювати, щоб уникнути проблем з окисленням.

Якість зварювання:

Деякі комбінації газів можуть покращити якість і зовнішній вигляд зварних швів. Наприклад, азот може забезпечити кращий зовнішній вигляд і якість поверхні.

Контроль пор і бульбашок:

Для застосувань, які вимагають дуже високоякісних зварних швів, особливу увагу необхідно приділити утворенню пор і бульбашок. Правильний вибір газу може зменшити ризик цих дефектів.

Контроль зони теплового впливу (HAZ):

Залежно від матеріалу, який очищається, під час очищення можуть утворюватися небезпечні відходи, які вимагають спеціальних процедур поводження. Це може збільшити загальну вартість процесу лазерного очищення.

Обладнання та вартість:

На вибір газу також впливає тип обладнання та вартість. Деякі гази можуть вимагати спеціальних систем подачі або більших витрат.

Для конкретних застосувань рекомендується співпрацювати зі зварювальним інженером або професійним виробником обладнання для лазерного зварювання, щоб отримати професійну консультацію та оптимізувати процес зварювання. Перед вибором остаточної комбінації газу зазвичай потрібні деякі експерименти та оптимізація. Залежно від конкретного застосування можна спробувати різні комбінації газів і параметри, щоб знайти оптимальні умови зварювання.

Що вам потрібно знати про: ручне лазерне зварювання

5 речей про лазерне зварювання

Підведіть підсумки

Коротше кажучи, лазерне зварювання потребує використання газу для захисту зон зварювання, контролю температури, покращення якості зварювання та захисту оптичних систем. Вибір відповідних типів газу та параметрів подачі є важливим фактором для забезпечення ефективного та стабільного процесу лазерного зварювання та отримання високоякісних результатів зварювання. Різні матеріали та застосування можуть вимагати різних типів і змішаних пропорцій, щоб відповідати конкретним вимогам до зварювання.

Зверніться до нас сьогодніщоб дізнатися більше про наші лазерні різаки та про те, як вони можуть оптимізувати ваш виробничий процес різання.