Вплив захисного газу при лазерному зварюванні
Ручний лазерний зварювальний апарат
Зміст розділу:
▶ Що може отримати правильний захисний газ?
▶ Різні типи захисного газу
▶ Два способи використання захисного газу
▶ Як вибрати відповідний захисний газ?
Ручне лазерне зварювання
Позитивний ефект правильного захисного газу
При лазерному зварюванні вибір захисного газу може мати значний вплив на формування, якість, глибину та ширину зварного шва. У переважній більшості випадків введення захисного газу позитивно впливає на зварювальний шов. Однак це також може мати негативні наслідки. Позитивні ефекти використання правильного захисного газу наступні:
1. Ефективний захист зварювальної ванни
Правильне введення захисного газу може ефективно захистити зварювальну ванну від окислення або навіть повністю запобігти окисленню.
2. Зменшення розбризкування
Правильне введення захисного газу може ефективно зменшити розбризкування під час процесу зварювання.
3. Рівномірне формування зварного шва
Правильне введення захисного газу сприяє рівномірному розповсюдженню зварювальної ванни під час застигання, що призводить до рівномірного та естетично привабливого зварного шва.
4. Збільшення використання лазера
Правильне введення захисного газу може ефективно зменшити ефект екранування шлейфів металевої пари або хмар плазми на лазер, тим самим підвищуючи ефективність лазера.
5. Зменшення пористості шва
Правильне введення захисного газу може ефективно мінімізувати утворення газових пор у зварному шві. Вибравши відповідний тип газу, швидкість потоку та метод введення, можна досягти ідеальних результатів.
однак,
Неправильне використання захисного газу може мати шкідливий вплив на зварювання. Побічні ефекти включають:
1. Зношення зварного шва
Неправильне введення захисного газу може призвести до поганої якості зварного шва.
2. Розтріскування та зниження механічних властивостей
Вибір неправильного типу газу може призвести до розтріскування зварних швів і зниження механічних характеристик.
3. Підвищене окислення або перешкоди
Вибір неправильної швидкості потоку газу, занадто високої або занадто низької, може призвести до підвищеного окислення зварного шва. Це також може викликати серйозні збурення розплавленого металу, що призведе до колапсу або нерівномірного формування зварного шва.
4. Неадекватний захист або негативний вплив
Вибір неправильного способу введення газу може призвести до недостатнього захисту зварного шва або навіть мати негативний вплив на формування зварного шва.
5. Вплив на глибину шва
Введення захисного газу може мати певний вплив на глибину зварного шва, особливо при зварюванні тонких листів, де він має тенденцію до зменшення глибини зварного шва.
Ручне лазерне зварювання
Види захисних газів
Захисними газами, які зазвичай використовуються під час лазерного зварювання, є азот (N2), аргон (Ar) і гелій (He). Ці гази мають різні фізичні та хімічні властивості, що призводить до різного впливу на зварний шов.
1. Азот (N2)
N2 має помірну енергію іонізації, вищу за Ar і нижчу за He. Під дією лазера він помірно іонізується, ефективно зменшуючи утворення плазмових хмар і збільшуючи використання лазера. Однак азот може хімічно реагувати з алюмінієвими сплавами та вуглецевою сталлю при певних температурах, утворюючи нітриди. Це може збільшити крихкість і знизити міцність зварного шва, що негативно впливає на його механічні властивості. Тому не рекомендується використовувати азот як захисний газ для алюмінієвих сплавів і зварних швів з вуглецевої сталі. З іншого боку, азот може реагувати з нержавіючої сталлю, утворюючи нітриди, які підвищують міцність зварного з’єднання. Тому азот можна використовувати як захисний газ для зварювання нержавіючої сталі.
2. Газ аргон (Ar)
Газ аргон має відносно низьку енергію іонізації, що призводить до вищого ступеня іонізації під дією лазера. Це несприятливо для контролю утворення плазмових хмар і може мати певний вплив на ефективне використання лазерів. Однак аргон має дуже низьку реакційну здатність і навряд чи вступає в хімічні реакції зі звичайними металами. Крім того, аргон є економічно ефективним. Крім того, завдяки високій щільності аргон опускається над зварювальною ванною, забезпечуючи кращий захист зварювальної ванни. Тому його можна використовувати як звичайний захисний газ.
3. Гелій (He)
Газоподібний гелій має найвищу енергію іонізації, що призводить до дуже низького ступеня іонізації під дією лазера. Це дозволяє краще контролювати утворення плазмової хмари, а лазери можуть ефективно взаємодіяти з металами. Крім того, гелій має дуже низьку реакційну здатність і не легко вступає в хімічні реакції з металами, що робить його чудовим газом для захисту зварних швів. Однак вартість гелію висока, тому його, як правило, не використовують у масовому виробництві продукції. Його зазвичай використовують у наукових дослідженнях або для продукції з високою доданою вартістю.
Ручне лазерне зварювання
Способи введення захисного газу
В даний час існує два основні методи введення захисного газу: позаосьове бічний видування та коаксіальний захисний газ, як показано на рисунку 1 та малюнку 2 відповідно.
Малюнок 1: Захисний газ, що продувається поза осею
Рисунок 2: Коаксіальний захисний газ
Вибір між двома методами видування залежить від різних міркувань. Загалом, для захисного газу рекомендується використовувати метод видування поза осею.
Ручне лазерне зварювання
Принципи вибору способу введення захисного газу
По-перше, важливо уточнити, що термін «окислення» зварних швів є розмовним виразом. Теоретично це означає погіршення якості зварного шва внаслідок хімічних реакцій між зварним металом і шкідливими компонентами в повітрі, такими як кисень, азот і водень.
Запобігання окисленню зварного шва передбачає зменшення або уникнення контакту між цими шкідливими компонентами та високотемпературним металом зварного шва. Цей високотемпературний стан включає не тільки розплавлений метал зварювальної ванни, але й весь період від моменту плавлення металу зварного шва до моменту затвердіння ванни та зниження її температури нижче певного порогу.
Наприклад, при зварюванні титанових сплавів при температурі вище 300 °С відбувається швидке поглинання водню; вище 450°С відбувається швидке поглинання кисню; і вище 600°C відбувається швидке поглинання азоту. Таким чином, необхідний ефективний захист для зварного шва титанового сплаву під час фази, коли він твердне і його температура знижується нижче 300 °C, щоб запобігти окисленню. Виходячи з наведеного вище опису, зрозуміло, що вдув захисного газу повинен забезпечити захист не тільки зварювальної ванни у відповідний час, але й щойно затверділої ділянки зварного шва. Отже, метод видування поза осею, показаний на малюнку 1, як правило, є кращим, оскільки він пропонує ширший діапазон захисту порівняно з методом коаксіального екранування, показаним на малюнку 2, особливо для щойно затверділої ділянки зварного шва. Однак для певних конкретних продуктів вибір методу потрібно робити на основі структури продукту та конфігурації з’єднання.
Ручне лазерне зварювання
Конкретний вибір способу введення захисного газу
1. Прямий зварний шов
Якщо форма зварного шва виробу пряма, як показано на малюнку 3, а конфігурація з’єднання включає стикові з’єднання, з’єднання внахлест, кутові зварні з’єднання або зварні з’єднання в пакет, кращим методом для цього типу виробу є метод позаосьового бічного дуття, показаний на малюнок 1.
Малюнок 3: Прямий зварний шов
2. Плоский зварний шов замкнутої геометрії
Як показано на малюнку 4, зварний шов у виробах цього типу має замкнуту плоску форму, наприклад круглу, багатокутну або багатосегментну форму. Конфігурації з’єднань можуть включати стикові з’єднання, з’єднання внахлест або зварні шви. Для цього типу продукту найкращим методом є використання коаксіального захисного газу, показаного на малюнку 2.
Малюнок 4: Плоский зварний шов замкнутої геометрії
Вибір захисного газу для зварних швів закритої геометричної форми безпосередньо впливає на якість, ефективність і вартість зварювального виробництва. Однак через різноманітність зварювальних матеріалів вибір зварювального газу є складним у фактичних процесах зварювання. Це вимагає комплексного розгляду зварювальних матеріалів, методів зварювання, позицій зварювання та бажаного результату зварювання. Вибір найбільш підходящого зварювального газу можна визначити за допомогою зварювальних випробувань для досягнення оптимальних результатів зварювання.
Ручне лазерне зварювання
Відео дисплей | Погляд на ручне лазерне зварювання
Відео 1. Дізнайтеся більше про ручний лазерний зварювальний апарат
Відео2 - універсальне лазерне зварювання для різноманітних вимог
Рекомендований портативний лазерний зварювальний апарат
Є запитання щодо ручного лазерного зварювання?
Час публікації: 19 травня 2023 р