Защитен газ за лазерно заваряване |

Лазерното заваряване е насочено основно към подобряване на ефективността и качеството на заваряване на тънкостенни материали и прецизни части. Днес няма да говорим за предимствата на лазерното заваряване, а ще се съсредоточим върху това как правилно да се използват защитни газове за лазерно заваряване.

Защо да използваме защитен газ за лазерно заваряване?

При лазерно заваряване, защитният газ ще повлияе на образуването на заваръчния шев, качеството на заваръчния шев, дълбочината на заваръчния шев и ширината на заваръчния шев. В повечето случаи, вдухването на подпомаган газ ще има положителен ефект върху заваръчния шев, но може да доведе и до неблагоприятни ефекти.

Когато правилно продухваш защитен газ, това ще ти помогне:

✦Ефективно защитава заваръчната вана, за да намали или дори да избегне окисляването

✦Ефективно намалява пръските, получени по време на заваръчния процес

✦Ефективно намалява порите на заваръчните шевове

✦Подпомага равномерното разпределение на заваръчната вана при втвърдяване, така че заваръчният шев да има чист и гладък ръб

✦Защитният ефект на металния парен облак или плазмения облак върху лазера е ефективно намален и ефективният коефициент на използване на лазера е увеличен.

Докатоизбор на вид защитен газ, дебит на газа и режим на обдухванеса правилни, можете да получите идеалния ефект от заваряването. Неправилното използване на защитен газ обаче може да повлияе неблагоприятно на заваряването. Използването на грешен вид защитен газ може да доведе до скърцане в заваръчния шев или да намали механичните свойства на заварката. Твърде високият или твърде ниският дебит на газа може да доведе до по-сериозно окисляване на заваръчния шев и сериозни външни смущения в металния материал вътре в заваръчната вана, което води до разрушаване на заваръчния шев или неравномерно формоване.

Видове защитен газ

Често използваните защитни газове при лазерно заваряване са главно N2, Ar и He. Техните физични и химични свойства са различни, така че и въздействието им върху заваръчните шевове е различно.

Азот (N2)

Енергията на йонизация на N2 е умерена, по-висока от тази на Ar и по-ниска от тази на He. Под въздействието на лазерното лъчение степента на йонизация на N2 се поддържа на равномерен киловиден ритъм, което може по-добре да намали образуването на плазмен облак и да увеличи ефективния коефициент на използване на лазера. Азотът може да реагира с алуминиева сплав и въглеродна стомана при определена температура, за да образува нитриди, което ще подобри крехкостта на заваръчния шев и ще намали жилавостта, и ще има силно неблагоприятно въздействие върху механичните свойства на заваръчните съединения. Поради това не се препоръчва използването на азот при заваряване на алуминиева сплав и въглеродна стомана.

Въпреки това, химическата реакция между азота и неръждаемата стомана, генерирана от азота, може да подобри здравината на заваръчния шев, което ще бъде от полза за подобряване на механичните свойства на заваръчния шев, така че заваряването на неръждаема стомана може да използва азот като защитен газ.

Аргон (Ar)

Енергията на йонизация на аргона е сравнително ниска и степента му на йонизация ще се повиши под действието на лазера. Тогава аргонът, като защитен газ, не може ефективно да контролира образуването на плазмени облаци, което ще намали ефективния коефициент на използване на лазерното заваряване. Възниква въпросът: лош кандидат ли е аргонът за използване като защитен газ при заваряване? Отговорът е не. Тъй като е инертен газ, аргонът трудно реагира с повечето метали, а аргонът е евтин за използване. Освен това, тъй като плътността на аргона е голяма, той ще благоприятства потъването му към повърхността на разтопената вана и ще може по-добре да я защити, така че аргонът може да се използва като конвенционален защитен газ.

Хелий (He)

За разлика от аргона, хелият има относително висока йонизационна енергия, която може лесно да контролира образуването на плазмени облаци. В същото време хелият не реагира с никакви метали. Той е наистина добър избор за лазерно заваряване. Единственият проблем е, че хелият е относително скъп. За производителите, които предлагат масово производство на метални изделия, хелият ще добави огромна сума към производствените разходи. Поради това хелият обикновено се използва в научни изследвания или продукти с много висока добавена стойност.

Как да се продуха защитният газ?

Преди всичко, трябва да е ясно, че така нареченото „окисление“ на заваръчния шев е само общо наименование, което теоретично се отнася до химическата реакция между заваръчния шев и вредните компоненти във въздуха, водеща до влошаване на заваръчния шев. Обикновено заваръчният метал реагира с кислород, азот и водород във въздуха при определена температура.

За да се предотврати „окисляването“ на заваръчния шев, е необходимо да се намали или избегне контакт между такива вредни компоненти и заваръчния метал при висока температура, която е не само в разтопения метал на вана, но и през целия период от момента, в който заваръчният метал се разтопи, до момента, в който разтопеният метал на вана се втвърди и температурата му се охлади до определена температура.

Два основни начина за вдухване на защитен газ

▶Единият издухва защитен газ по страничната ос, както е показано на Фигура 1.

▶Другият е коаксиален метод на обдухване, както е показано на Фигура 2.

Фигура 1.

Фигура 2.

Конкретният избор на двата метода на вдухване е цялостно разглеждане на много аспекти. Като цяло се препоръчва да се възприеме методът на странично вдухване на защитен газ.

Някои примери за лазерно заваряване

1. Правоъгълно/линейно заваряване

Както е показано на Фигура 3, формата на заваръчния шев на продукта е линейна, а формата на съединението може да бъде челно съединение, съединение с припокриване, съединение с отрицателен ъгъл или припокриващо се заваръчно съединение. За този тип продукт е по-добре да се използва странично осово вдухване на защитен газ, както е показано на Фигура 1.

2. Затваряне на фигура или площно заваряване

Както е показано на Фигура 4, формата на заварката на продукта е затворен модел, като например равнинна окръжност, равнинна многостранна форма, равнинна многосегментна линейна форма и др. Формата на съединението може да бъде челно съединение, припокриващо се съединение, припокриващо се заваряване и др. За този тип продукт е по-добре да се използва коаксиален метод със защитен газ, както е показано на Фигура 2.

Изборът на защитен газ влияе пряко върху качеството на заваряване, ефективността и производствените разходи, но поради разнообразието на заваръчните материали, в самия процес на заваряване, изборът на заваръчен газ е по-сложен и изисква цялостно обмисляне на заваръчния материал, метода на заваряване, позицията на заваряване, както и изискванията за заваръчния ефект. Чрез заваръчните тестове можете да изберете по-подходящия заваръчен газ за постигане на по-добри резултати.

Защитен газ за лазерно заваряване