Влиянието на защитния газ при лазерно заваряване
Какво може да ви осигури правилният защитен газ?
IПри лазерно заваряване изборът на защитен газ може да окаже значително влияние върху образуването, качеството, дълбочината и ширината на заваръчния шев.
В по-голямата част от случаите, въвеждането на защитен газ има положителен ефект върху заваръчния шев, докато неправилното използване на защитен газ може да има вредни последици за заваряването.
Правилните и неправилните ефекти от използването на защитния газ са следните:
Правилна употреба
Неправилна употреба
1. Ефективна защита на заваръчната вана
Правилното въвеждане на защитен газ може ефективно да предпази заваръчната вана от окисляване или дори да предотврати окисляването напълно.
1. Влошаване на заваръчния шев
Неправилното подаване на защитен газ може да доведе до лошо качество на заваръчния шев.
2. Намаляване на пръскането
Правилното подаване на защитен газ може ефективно да намали пръските по време на процеса на заваряване.
2. Напукване и намалени механични свойства
Изборът на грешен вид газ може да доведе до напукване на заваръчния шев и намалени механични характеристики.
3. Равномерно образуване на заваръчния шев
Правилното въвеждане на защитен газ спомага за равномерното разпределение на заваръчната вана по време на втвърдяване, което води до равномерен и естетически приятен заваръчен шев.
3. Повишено окисление или смущения
Изборът на грешен дебит на газа, независимо дали е твърде висок или твърде нисък, може да доведе до повишено окисляване на заваръчния шев. Той може също така да причини сериозни смущения в разтопения метал, което води до срутване или неравномерно образуване на заваръчния шев.
4. Повишено използване на лазери
Правилното въвеждане на защитен газ може ефективно да намали екраниращия ефект на металните пари или плазмените облаци върху лазера, като по този начин увеличи ефективността му.
4. Недостатъчна защита или отрицателно въздействие
Изборът на грешен метод за подаване на газ може да доведе до недостатъчна защита на заваръчния шев или дори да има отрицателен ефект върху образуването му.
5. Намаляване на порьозността на заваръчния шев
Правилното подаване на защитен газ може ефективно да сведе до минимум образуването на газови пори в заваръчния шев. Чрез избора на подходящ вид газ, дебит и метод на подаване могат да се постигнат идеални резултати.
5. Влияние върху дълбочината на заваряване
Въвеждането на защитен газ може да окаже известно влияние върху дълбочината на заварката, особено при заваряване на тънки листове, където има тенденция да намалява дълбочината на заварката.
Различни видове защитен газ
Често използваните защитни газове при лазерно заваряване са азот (N2), аргон (Ar) и хелий (He). Тези газове имат различни физични и химични свойства, което води до различно въздействие върху заваръчния шев.
1. Азот (N2)
N2 има умерена йонизационна енергия, по-висока от Ar и по-ниска от He. Под действието на лазера той йонизира в умерена степен, като ефективно намалява образуването на плазмени облаци и увеличава използваемостта на лазера. Азотът обаче може да реагира химически с алуминиеви сплави и въглеродна стомана при определени температури, образувайки нитриди. Това може да увеличи крехкостта и да намали жилавостта на заваръчния шев, което влияе негативно на механичните му свойства. Следователно, използването на азот като защитен газ за заварки от алуминиеви сплави и въглеродна стомана не се препоръчва. От друга страна, азотът може да реагира с неръждаема стомана, образувайки нитриди, които повишават здравината на заваръчния шев. Следователно, азотът може да се използва като защитен газ за заваряване на неръждаема стомана.
2. Аргонов газ (Ar)
Аргоновият газ има относително най-ниската енергия на йонизация, което води до по-висока степен на йонизация под въздействието на лазер. Това е неблагоприятно за контролиране на образуването на плазмени облаци и може да окаже известно влияние върху ефективното използване на лазерите. Аргонът обаче има много ниска реактивност и е малко вероятно да реагира химично с обикновени метали. Освен това, аргонът е рентабилен. Освен това, поради високата си плътност, аргонът потъва над заваръчната вана, осигурявайки по-добра защита за нея. Следователно, може да се използва като конвенционален защитен газ.
3. Хелиев газ (He)
Хелият газ има най-висока енергия на йонизация, което води до много ниска степен на йонизация под въздействието на лазер. Той позволява по-добър контрол върху образуването на плазмени облаци, а лазерите могат ефективно да взаимодействат с металите. Освен това, хелият има много ниска реактивност и не реагира лесно на химични реакции с металите, което го прави отличен газ за защита на заваръчни шевове. Цената на хелия обаче е висока, така че обикновено не се използва в масово производство на продукти. Той се използва често в научни изследвания или за продукти с висока добавена стойност.
Два метода за използване на защитен газ
В момента съществуват два основни метода за въвеждане на защитен газ: странично вдухване извън осите и коаксиален защитен газ, както е показано съответно на Фигура 1 и Фигура 2.
Фигура 1: Защитен газ, вдухван отстрани извън осите
Фигура 2: Коаксиален защитен газ
Изборът между двата метода на издухване зависи от различни съображения.
Като цяло се препоръчва използването на метода на странично обдухване извън осите за защитен газ.
Как да изберем подходящ защитен газ?
Първо, важно е да се уточни, че терминът „окисление“ на заваръчните шевове е разговорен израз. На теория той се отнася до влошаване на качеството на заваръчния шев поради химични реакции между заваръчния метал и вредните компоненти във въздуха, като кислород, азот и водород.
Предотвратяването на окисляването на заваръчния шев включва намаляване или избягване на контакт между тези вредни компоненти и високотемпературния заваръчен метал. Това високотемпературно състояние включва не само разтопения метал на заваръчната вана, но и целия период от момента, в който заваръчният метал се разтопи, до момента, в който вана се втвърди и температурата ѝ спадне под определен праг.
Процес на заваряване
Например, при заваряване на титанови сплави, когато температурата е над 300°C, се получава бързо усвояване на водород; над 450°C се получава бързо усвояване на кислород; и над 600°C се получава бързо усвояване на азот.
Следователно е необходима ефективна защита за заваръчния шев от титанова сплав по време на фазата, в която той се втвърдява и температурата му пада под 300°C, за да се предотврати окисляването. Въз основа на горното описание е ясно, че вдухваният защитен газ трябва да осигурява защита не само на заваръчната вана в подходящия момент, но и на току-що втвърдената област на заваръчния шев. Следователно, методът на странично вдухване извън осите, показан на Фигура 1, обикновено е предпочитан, тъй като предлага по-широк диапазон на защита в сравнение с коаксиалния метод на екраниране, показан на Фигура 2, особено за току-що втвърдената област на заваръчния шев.
Въпреки това, за някои специфични продукти изборът на метод трябва да се направи въз основа на структурата на продукта и конфигурацията на съединението.
Специфичен избор на метод за въвеждане на защитен газ
1. Праволинейно заваряване
Ако формата на заварката на продукта е права, както е показано на Фигура 3, и конфигурацията на съединението включва челни съединения, припокриващи съединения, ъглови заварки или пакетни заварки, предпочитаният метод за този тип продукт е методът на извъносово странично обдухване, показан на Фигура 1.
Фигура 3: Праволинеен заваръчен шев
2. Заваряване с планарна затворена геометрия
Както е показано на Фигура 4, заварката в този тип продукт има затворена равнинна форма, като например кръгла, многоъгълна или многосегментна линия. Конфигурациите на съединенията могат да включват челни съединения, припокриващи съединения или подредени заварки. За този тип продукт предпочитаният метод е използването на коаксиален защитен газ, показан на Фигура 2.
Фигура 4: Заварка с планарна затворена геометрия
Изборът на защитен газ за заваръчни шевове с равнинна затворена геометрия влияе пряко върху качеството, ефективността и разходите за заваряване. Въпреки това, поради разнообразието от заваръчни материали, изборът на заваръчен газ е сложен в реалните заваръчни процеси. Той изисква цялостно обмисляне на заваръчните материали, методите на заваряване, позициите на заваряване и желания резултат от заваряването. Изборът на най-подходящия заваръчен газ може да се определи чрез заваръчни тестове, за да се постигнат оптимални резултати от заваряването.
Видео дисплей | Glance за ръчно лазерно заваряване
Научете повече за това какво е ръчен лазерен заваръчен апарат
Това видео обяснява какво е лазерна заваръчна машина и каква е...инструкции и структури, които трябва да знаете.
Това е и вашето най-добро ръководство преди да закупите ръчен лазерен заваръчен апарат.
Има основни състави на лазерна заваръчна машина с мощност 1000 W, 1500 W и 2000 W.
Универсално лазерно заваряване за разнообразни изисквания
В това видео демонстрираме няколко метода на заваряване, които можете да постигнете с ръчен лазерен заваръчен апарат. Ръчният лазерен заваръчен апарат може да изравни нивото между начинаещ заварчик и опитен оператор на заваръчна машина.
Предлагаме опции от 500 W до 3000 W.
Препоръчителен ръчен лазерен заваръчен апарат
Често задавани въпроси
- При лазерното заваряване защитният газ е критичен компонент, използван за защита на заваръчната зона от атмосферно замърсяване. Високоинтензивният лазерен лъч, използван при този вид заваряване, генерира значително количество топлина, създавайки разтопен метален басейн.
Инертен газ често се използва за защита на разтопената вана по време на процеса на заваряване на лазерни заваръчни машини. Когато някои материали се заваряват, повърхностното окисление може да не се разглежда. Въпреки това, за повечето приложения хелий, аргон, азот и други газове често се използват като защита. Нека разгледаме защо лазерните заваръчни машини се нуждаят от защитен газ при заваряване.
При лазерно заваряване защитният газ ще повлияе на формата на заваръчния шев, качеството на заваръчния шев, проникването на заваръчния шев и ширината на сливането. В повечето случаи, вдухването на защитен газ ще има положителен ефект върху заваръчния шев.
- Аргон-хелиеви смесиАргон-хелиеви смеси: обикновено се препоръчват за повечето приложения за лазерно заваряване на алуминий, в зависимост от нивото на мощност на лазера. Аргон-кислородни смеси: могат да осигурят висока ефективност и приемливо качество на заваряване.
- Газовете, които се използват при проектирането и приложението на газови лазери, са следните: въглероден диоксид (CO2), хелий-неон (H и Ne) и азот (N).
Имате ли въпроси относно ръчното лазерно заваряване?
Време на публикуване: 19 май 2023 г.