La soldadura láser se centra principalmente en mejorar la eficiencia y la calidad de la soldadura de materiales de pared delgada y piezas de precisión. Hoy no hablaremos de las ventajas de la soldadura láser, sino de cómo utilizar correctamente los gases de protección.
¿Por qué utilizar gas de protección para la soldadura láser?
En la soldadura láser, el gas de protección afecta la formación, la calidad, la profundidad y el ancho de la soldadura. En la mayoría de los casos, el soplado del gas asistido tiene un efecto positivo en la soldadura, pero también puede tener efectos adversos.
Al soplar gas protector correctamente, le ayudará a:
✦Protege eficazmente el baño de soldadura para reducir o incluso evitar la oxidación.
✦Reduce eficazmente las salpicaduras producidas en el proceso de soldadura.
✦Reduce eficazmente los poros de la soldadura.
✦Ayude a que el baño de soldadura se extienda uniformemente durante la solidificación, de modo que la costura de soldadura quede con un borde limpio y liso.
✦El efecto de protección de la columna de vapor de metal o la nube de plasma sobre el láser se reduce de manera efectiva y aumenta la tasa de utilización efectiva del láser.
Mientras elSelección del tipo de gas de protección, caudal de gas y modo de sopladoSi se utilizan correctamente, se puede obtener el efecto de soldadura ideal. Sin embargo, el uso incorrecto del gas protector también puede afectar negativamente la soldadura. Usar un tipo incorrecto de gas protector puede provocar crujidos en la soldadura o reducir sus propiedades mecánicas. Un caudal de gas demasiado alto o demasiado bajo puede provocar una oxidación más grave de la soldadura e interferencias externas graves en el material metálico dentro del baño de soldadura, lo que resulta en el colapso de la soldadura o una formación irregular.
Tipos de gas de protección
Los gases protectores comúnmente utilizados para la soldadura láser son principalmente N₂, Ar y He. Sus propiedades físicas y químicas son diferentes, por lo que sus efectos sobre las soldaduras también son diferentes.
Nitrógeno (N2)
La energía de ionización del N₂ es moderada, superior a la del Ar y inferior a la del He. Bajo la radiación del láser, el grado de ionización del N₂ se mantiene estable, lo que reduce la formación de nubes de plasma y aumenta la tasa de utilización efectiva del láser. El nitrógeno puede reaccionar con aleaciones de aluminio y acero al carbono a cierta temperatura para producir nitruros, lo que aumenta la fragilidad de la soldadura y reduce la tenacidad, además de afectar gravemente las propiedades mecánicas de las uniones soldadas. Por lo tanto, no se recomienda el uso de nitrógeno al soldar aleaciones de aluminio y acero al carbono.
Sin embargo, la reacción química entre el nitrógeno y el acero inoxidable generada por el nitrógeno puede mejorar la resistencia de la unión soldada, lo que será beneficioso para mejorar las propiedades mecánicas de la soldadura, por lo que la soldadura de acero inoxidable puede utilizar nitrógeno como gas protector.
Argón (Ar)
La energía de ionización del argón es relativamente baja y su grado de ionización aumenta bajo la acción de un láser. Por lo tanto, el argón, como gas de protección, no puede controlar eficazmente la formación de nubes de plasma, lo que reduce la tasa de utilización efectiva de la soldadura láser. Surge la pregunta: ¿es el argón un mal candidato para su uso como gas de protección en soldadura? La respuesta es no. Al ser un gas inerte, el argón es difícil de reaccionar con la mayoría de los metales, y el Ar es económico. Además, la alta densidad del Ar facilita su hundimiento a la superficie del baño de fusión de la soldadura y lo protege mejor, por lo que el argón puede utilizarse como gas de protección convencional.
Helio (He)
A diferencia del argón, el helio tiene una energía de ionización relativamente alta, lo que permite controlar fácilmente la formación de nubes de plasma. Además, no reacciona con ningún metal. Es una excelente opción para la soldadura láser. El único problema es su alto coste. Para los fabricantes que producen productos metálicos en masa, el helio aumenta considerablemente el coste de producción. Por ello, el helio se utiliza generalmente en investigación científica o en productos con un alto valor añadido.
¿Cómo soplar el gas de protección?
En primer lugar, debe quedar claro que la llamada "oxidación" de la soldadura es solo un nombre común, que teóricamente se refiere a la reacción química entre la soldadura y los componentes nocivos del aire, lo que provoca su deterioro. Comúnmente, el metal de soldadura reacciona con el oxígeno, el nitrógeno y el hidrógeno del aire a una temperatura determinada.
Para evitar que la soldadura se "oxide" es necesario reducir o evitar el contacto entre dichos componentes dañinos y el metal de soldadura a alta temperatura, lo cual no solo ocurre en el metal del baño fundido sino durante todo el período desde el momento en que el metal de soldadura se funde hasta que el metal del baño fundido se solidifica y su temperatura se enfría a una temperatura determinada.
Dos formas principales de soplar gas de protección
▶Se está soplando gas de protección en el eje lateral, como se muestra en la Figura 1.
▶El otro es un método de soplado coaxial, como se muestra en la Figura 2.
Figura 1.
Figura 2.
La elección específica de los dos métodos de soplado requiere una consideración exhaustiva de diversos aspectos. En general, se recomienda utilizar el método de soplado lateral con gas protector.
Algunos ejemplos de soldadura láser
1. Soldadura de cordón/línea recta
Como se muestra en la Figura 3, la forma de la soldadura del producto es lineal, y la forma de la unión puede ser a tope, traslapada, de esquina negativa o superpuesta. Para este tipo de producto, es recomendable utilizar gas protector de soplado lateral, como se muestra en la Figura 1.
2. Soldadura de figuras o áreas cerradas
Como se muestra en la Figura 4, la forma de soldadura del producto es un patrón cerrado, como circunferencia plana, forma multilateral plana, forma lineal multisegmento plana, etc. La forma de unión puede ser unión a tope, unión traslapada, soldadura superpuesta, etc. Es mejor adoptar el método de gas protector coaxial como se muestra en la Figura 2 para este tipo de producto.
La selección del gas protector afecta directamente la calidad, la eficiencia y el costo de producción de la soldadura. Sin embargo, debido a la diversidad de materiales, en el proceso de soldadura real, la selección del gas es más compleja y requiere una consideración exhaustiva del material, el método y la posición de soldadura, así como los requisitos del efecto de la soldadura. Mediante pruebas de soldadura, se puede elegir el gas más adecuado para obtener mejores resultados.
Interesado en la soldadura láser y dispuesto a aprender a elegir el gas de protección.
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Hora de publicación: 10 de octubre de 2022