La saldatura laser è principalmente finalizzata a migliorare l'efficienza e la qualità della saldatura di materiali a pareti sottili e componenti di precisione. Oggi non parleremo dei vantaggi della saldatura laser, ma ci concentreremo su come utilizzare correttamente i gas di protezione per la saldatura laser.
Perché utilizzare il gas di protezione per la saldatura laser?
Nella saldatura laser, il gas di protezione influisce sulla formatura, sulla qualità, sulla profondità e sulla larghezza della saldatura. Nella maggior parte dei casi, l'immissione di gas di protezione ha un effetto positivo sulla saldatura, ma può anche avere effetti negativi.
Soffiare correttamente il gas di protezione aiuta a:
✦Proteggere efficacemente il bagno di saldatura per ridurre o addirittura evitare l'ossidazione
✦Ridurre efficacemente gli schizzi prodotti nel processo di saldatura
✦Ridurre efficacemente i pori di saldatura
✦Aiutare il bagno di saldatura a distribuirsi uniformemente durante la solidificazione, in modo che la saldatura abbia un bordo pulito e liscio
✦L'effetto schermante del pennacchio di vapore metallico o della nuvola di plasma sul laser viene ridotto in modo efficace e il tasso di utilizzo effettivo del laser aumenta.
Finché ilselezione del tipo di gas di protezione, della portata del gas e della modalità di soffiaggioSe le istruzioni sono corrette, è possibile ottenere l'effetto di saldatura ideale. Tuttavia, anche un uso improprio del gas di protezione può influire negativamente sulla saldatura. L'utilizzo di un tipo di gas di protezione errato può causare scricchiolii nella saldatura o ridurne le proprietà meccaniche. Una portata di gas troppo elevata o troppo bassa può portare a una maggiore ossidazione della saldatura e a gravi interferenze esterne del materiale metallico all'interno del bagno di saldatura, con conseguente collasso della saldatura o formatura irregolare.
Tipi di gas di protezione
I gas protettivi comunemente utilizzati nella saldatura laser sono principalmente N2, Ar e He. Le loro proprietà fisiche e chimiche sono diverse, quindi anche i loro effetti sulle saldature sono diversi.
Azoto (N2)
L'energia di ionizzazione dell'N2 è moderata, superiore a quella dell'Ar e inferiore a quella dell'He. Sotto la radiazione laser, il grado di ionizzazione dell'N2 rimane uniforme, il che può ridurre la formazione di una nube di plasma e aumentare il tasso di utilizzo effettivo del laser. L'azoto può reagire con le leghe di alluminio e l'acciaio al carbonio a una certa temperatura per produrre nitruri, che migliorano la fragilità della saldatura e ne riducono la tenacità, con un impatto negativo significativo sulle proprietà meccaniche dei giunti saldati. Pertanto, si sconsiglia l'uso di azoto nella saldatura di leghe di alluminio e acciaio al carbonio.
Tuttavia, la reazione chimica tra azoto e acciaio inossidabile generata dall'azoto può migliorare la resistenza del giunto saldato, il che sarà utile per migliorare le proprietà meccaniche della saldatura, quindi la saldatura dell'acciaio inossidabile può utilizzare l'azoto come gas di protezione.
Argon (Ar)
L'energia di ionizzazione dell'argon è relativamente bassa e il suo grado di ionizzazione aumenta sotto l'azione di un laser. Pertanto, l'argon, come gas di protezione, non può controllare efficacemente la formazione di nubi di plasma, il che ridurrà il tasso di utilizzo effettivo della saldatura laser. La domanda sorge spontanea: l'argon è un cattivo candidato per l'uso in saldatura come gas di protezione? La risposta è no. Essendo un gas inerte, l'argon è difficile da reagire con la maggior parte dei metalli e l'Ar è economico da utilizzare. Inoltre, l'Argon ha una densità elevata, che favorisce la discesa sulla superficie del bagno di fusione e può proteggere meglio il bagno di saldatura, quindi l'argon può essere utilizzato come gas di protezione convenzionale.
Elio (He)
A differenza dell'argon, l'elio ha un'energia di ionizzazione relativamente elevata che può controllare facilmente la formazione di nubi di plasma. Allo stesso tempo, l'elio non reagisce con alcun metallo. È davvero un'ottima scelta per la saldatura laser. L'unico problema è che l'elio è relativamente costoso. Per i produttori che forniscono prodotti metallici di massa, l'elio aggiungerà un importo enorme ai costi di produzione. Pertanto, l'elio è generalmente utilizzato nella ricerca scientifica o in prodotti ad altissimo valore aggiunto.
Come far esplodere il gas di protezione?
Innanzitutto, è bene chiarire che la cosiddetta "ossidazione" della saldatura è solo un termine comune, che in teoria si riferisce alla reazione chimica tra la saldatura e i componenti nocivi presenti nell'aria, che porta al deterioramento della saldatura stessa. Comunemente, il metallo di saldatura reagisce con l'ossigeno, l'azoto e l'idrogeno presenti nell'aria a una certa temperatura.
Per evitare che la saldatura venga "ossidata" è necessario ridurre o evitare il contatto tra tali componenti dannosi e il metallo di saldatura ad alta temperatura, che non si verifica solo nel bagno di metallo fuso, ma durante tutto il periodo dal momento in cui il metallo di saldatura viene fuso fino a quando il bagno di metallo fuso non si solidifica e la sua temperatura si raffredda fino a una certa temperatura.
Due modi principali per soffiare il gas di protezione
▶Uno sta soffiando gas di protezione sull'asse laterale, come mostrato nella Figura 1.
▶L'altro è un metodo di soffiaggio coassiale, come mostrato nella Figura 2.
Figura 1.
Figura 2.
La scelta specifica dei due metodi di soffiaggio richiede una valutazione complessiva di molti aspetti. In generale, si raccomanda di adottare il metodo del gas protettivo a soffiaggio laterale.
Alcuni esempi di saldatura laser
1. Saldatura a cordone/linea dritta
Come mostrato in Figura 3, la forma della saldatura del prodotto è lineare e la forma del giunto può essere un giunto di testa, un giunto a sovrapposizione, un giunto ad angolo negativo o un giunto di saldatura sovrapposto. Per questo tipo di prodotto, è preferibile adottare il sistema di insufflazione di gas protettivo lungo l'asse laterale, come mostrato in Figura 1.
2. Saldatura di figure o aree chiuse
Come mostrato nella Figura 4, la forma di saldatura del prodotto è un modello chiuso, come una circonferenza piana, una forma piana multilaterale, una forma lineare piana multisegmento, ecc. La forma del giunto può essere un giunto di testa, un giunto a sovrapposizione, una saldatura sovrapposta, ecc. Per questo tipo di prodotto è meglio adottare il metodo del gas protettivo coassiale, come mostrato nella Figura 2.
La scelta del gas protettivo influisce direttamente sulla qualità, l'efficienza e i costi di produzione della saldatura, ma a causa della diversità dei materiali di saldatura, nel processo di saldatura vero e proprio, la scelta del gas di saldatura è più complessa e richiede una valutazione approfondita del materiale di saldatura, del metodo di saldatura, della posizione di saldatura e dei requisiti dell'effetto di saldatura. Attraverso i test di saldatura, è possibile scegliere il gas di saldatura più adatto per ottenere risultati migliori.
Interessato alla saldatura laser e disposto a imparare come scegliere il gas di protezione
Link correlati:
Data di pubblicazione: 10-10-2022