Indflydelsen af beskyttelsesgas i lasersvejsning
Håndholdt lasersvejser
Kapitelindhold:
▶ Hvad kan Right Shield Gas give dig?
▶ Forskellige typer beskyttelsesgas
▶ To metoder til brug af beskyttelsesgas
▶ Hvordan vælger man den rigtige beskyttelsesgas?
Håndholdt lasersvejsning
Positiv effekt af korrekt skjoldgas
Ved lasersvejsning kan valget af beskyttelsesgas have en væsentlig indflydelse på svejsesømmens dannelse, kvalitet, dybde og bredde.I langt de fleste tilfælde har indførelse af beskyttelsesgas en positiv effekt på svejsesømmen.Det kan dog også have negative virkninger.De positive virkninger af at bruge den korrekte beskyttelsesgas er som følger:
1. Effektiv beskyttelse af svejsebadet
Korrekt indføring af beskyttelsesgas kan effektivt beskytte svejsebassinet mod oxidation eller endda helt forhindre oxidation.
2. Reduktion af sprøjt
Korrekt indføring af beskyttelsesgas kan effektivt reducere sprøjt under svejseprocessen.
3. Ensartet dannelse af svejsesømmen
Korrekt indføring af beskyttelsesgas fremmer en jævn spredning af svejsebassinet under størkning, hvilket resulterer i en ensartet og æstetisk tiltalende svejsesøm.
4. Øget laserudnyttelse
Korrekt indføring af beskyttelsesgas kan effektivt reducere den afskærmende effekt af metaldampfaner eller plasmaskyer på laseren og derved øge laserens effektivitet.
5. Reduktion af svejseporøsitet
Korrekt indføring af beskyttelsesgas kan effektivt minimere dannelsen af gasporer i svejsesømmen.Ved at vælge den passende gastype, flowhastighed og indføringsmetode kan der opnås ideelle resultater.
Imidlertid,
Forkert brug af beskyttelsesgas kan have skadelige virkninger på svejsning.De negative virkninger omfatter:
1. Forringelse af svejsesømmen
Forkert indføring af beskyttelsesgas kan resultere i dårlig svejsesømskvalitet.
2. Revner og reducerede mekaniske egenskaber
Valg af den forkerte gastype kan føre til revner i svejsesømmen og nedsat mekanisk ydeevne.
3. Øget oxidation eller interferens
Valg af den forkerte gasstrøm, uanset om den er for høj eller for lav, kan føre til øget oxidation af svejsesømmen.Det kan også forårsage alvorlige forstyrrelser af det smeltede metal, hvilket resulterer i kollaps eller ujævn dannelse af svejsesømmen.
4. Utilstrækkelig beskyttelse eller negativ påvirkning
Valg af den forkerte gasindføringsmetode kan føre til utilstrækkelig beskyttelse af svejsesømmen eller endda have en negativ effekt på dannelsen af svejsesømmen.
5. Indflydelse på svejsedybden
Indføringen af beskyttelsesgas kan have en vis indflydelse på svejsningens dybde, især ved tyndpladesvejsning, hvor det har en tendens til at reducere svejsedybden.
Håndholdt lasersvejsning
Typer af beskyttelsesgasser
De almindeligt anvendte beskyttelsesgasser ved lasersvejsning er nitrogen (N2), argon (Ar) og helium (He).Disse gasser har forskellige fysiske og kemiske egenskaber, hvilket resulterer i varierende effekter på svejsesømmen.
1. Nitrogen (N2)
N2 har en moderat ioniseringsenergi, højere end Ar og lavere end He.Under påvirkning af laseren ioniserer den i moderat grad, hvilket effektivt reducerer dannelsen af plasmaskyer og øger laserens udnyttelse.Imidlertid kan nitrogen reagere kemisk med aluminiumslegeringer og kulstofstål ved visse temperaturer og danne nitrider.Dette kan øge skørheden og reducere sejheden af svejsesømmen, hvilket negativt påvirker dens mekaniske egenskaber.Derfor frarådes brugen af nitrogen som beskyttelsesgas til aluminiumslegeringer og kulstofstålsvejsninger.På den anden side kan nitrogen reagere med rustfrit stål og danne nitrider, der øger styrken af svejsefugen.Derfor kan nitrogen bruges som beskyttelsesgas til svejsning af rustfrit stål.
2. Argon Gas (Ar)
Argongas har den relativt laveste ioniseringsenergi, hvilket resulterer i en højere grad af ionisering under laserpåvirkning.Dette er ugunstigt for at kontrollere dannelsen af plasmaskyer og kan have en vis indflydelse på den effektive udnyttelse af lasere.Imidlertid har argon meget lav reaktivitet og vil sandsynligvis ikke gennemgå kemiske reaktioner med almindelige metaller.Derudover er argon omkostningseffektivt.Ydermere synker argon på grund af sin høje tæthed over svejsebassinet, hvilket giver bedre beskyttelse af svejsebassinet.Derfor kan den bruges som en konventionel beskyttelsesgas.
3. Heliumgas (He)
Heliumgas har den højeste ioniseringsenergi, hvilket fører til en meget lav grad af ionisering under laserpåvirkning.Det giver mulighed for bedre kontrol af plasmaskydannelse, og lasere kan effektivt interagere med metaller.Desuden har helium meget lav reaktivitet og gennemgår ikke let kemiske reaktioner med metaller, hvilket gør det til en fremragende gas til svejseafskærmning.Prisen på helium er dog høj, så det bruges generelt ikke til masseproduktion af produkter.Det er almindeligt anvendt i videnskabelig forskning eller til produkter med høj værditilvækst.
Håndholdt lasersvejsning
Metoder til introduktion af beskyttelsesgas
I øjeblikket er der to hovedmetoder til at indføre beskyttelsesgas: off-axis sideblæsning og koaksial beskyttelsesgas, som vist i henholdsvis figur 1 og figur 2.
Figur 1: Sideblæsende beskyttelsesgas uden for aksen
Figur 2: Koaksial beskyttelsesgas
Valget mellem de to blæsemetoder afhænger af forskellige overvejelser.Generelt anbefales det at bruge off-axis sideblæsningsmetoden til beskyttelsesgas.
Håndholdt lasersvejsning
Principper for valg af metode til introduktion af beskyttelsesgas
For det første er det vigtigt at præcisere, at begrebet "oxidation" af svejsninger er et dagligdags udtryk.I teorien henviser det til forringelsen af svejsekvaliteten på grund af kemiske reaktioner mellem svejsemetallet og skadelige komponenter i luften, såsom ilt, nitrogen og brint.
Forebyggelse af svejseoxidation involverer at reducere eller undgå kontakt mellem disse skadelige komponenter og højtemperatursvejsemetallet.Denne højtemperaturtilstand omfatter ikke kun det smeltede svejsebadmetal, men også hele perioden fra svejsemetallet er smeltet, indtil poolen størkner, og dens temperatur falder under en vis tærskel.
For eksempel ved svejsning af titanlegeringer, når temperaturen er over 300°C, sker der hurtig brintabsorption;over 450°C sker der hurtig iltabsorption;og over 600°C sker der hurtig nitrogenabsorption.Derfor kræves effektiv beskyttelse af titanlegeringssvejsningen i den fase, hvor den størkner, og dens temperatur falder til under 300°C for at forhindre oxidation.Baseret på beskrivelsen ovenfor er det klart, at den blæste beskyttelsesgas skal give beskyttelse ikke kun til svejsebassinet på det passende tidspunkt, men også til det netop størknede område af svejsningen.Derfor foretrækkes den off-akse sideblæsningsmetode vist i fig. 1 generelt, fordi den tilbyder et bredere beskyttelsesområde sammenlignet med den koaksiale afskærmningsmetode vist i fig. 2, især for det netop størknede område af svejsningen.For visse specifikke produkter skal valget af metode dog tages ud fra produktstrukturen og samlingskonfigurationen.
Håndholdt lasersvejsning
Specifikt valg af metoden til indførelse af beskyttelsesgas
1. Ligelinjesvejsning
Hvis produktets svejseform er lige, som vist i figur 3, og samlingskonfigurationen inkluderer stødsamlinger, overlapningssamlinger, filetsvejsninger eller staksvejsninger, er den foretrukne metode for denne type produkt den off-akse sideblæsningsmetode vist i Figur 1.
Figur 3: Ligelinjesvejsning
2. Plan, lukket geometrisvejsning
Som vist i figur 4 har svejsningen i denne type produkt en lukket plan form, såsom en cirkulær, polygonal eller multi-segment linjeform.Fugekonfigurationerne kan omfatte stødsamlinger, overlapningssamlinger eller stablesvejsninger.For denne type produkt er den foretrukne metode at bruge den koaksiale beskyttelsesgas vist i figur 2.
Figur 4: Plan, lukket geometrisvejsning
Valget af beskyttelsesgas til plane lukkede geometrisvejsninger påvirker direkte kvaliteten, effektiviteten og omkostningerne ved svejseproduktion.Men på grund af mangfoldigheden af svejsematerialer er valget af svejsegas komplekst i faktiske svejseprocesser.Det kræver en omfattende overvejelse af svejsematerialer, svejsemetoder, svejsepositioner og det ønskede svejseresultat.Valget af den bedst egnede svejsegas kan bestemmes gennem svejsetests for at opnå optimale svejseresultater.
Håndholdt lasersvejsning
Video Display |Blik til håndholdt lasersvejsning
Video 1 - Få mere at vide om, hvad der er håndholdt lasersvejser
Video2 - Alsidig lasersvejsning til forskellige krav
Anbefalet håndholdt lasersvejser
Har du spørgsmål om håndholdt lasersvejsning?
Indlægstid: 19. maj 2023