La saldatura laser ha come obiettivo principale il miglioramento dell'efficienza e della qualità di saldatura di materiali a parete sottile 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 formazione del cordone di saldatura, sulla sua qualità, sulla profondità e sulla larghezza del cordone stesso. Nella maggior parte dei casi, l'insufflazione del gas di protezione ha un effetto positivo sulla saldatura, ma può anche comportare effetti negativi.
Quando si utilizza correttamente il gas di protezione, questo può essere d'aiuto per:
✦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
✦Contribuisci a distribuire uniformemente il bagno di fusione durante la solidificazione, in modo che il cordone di saldatura risulti pulito e liscio.
✦L'effetto schermante del pennacchio di vapore metallico o della nube di plasma sul laser viene efficacemente ridotto, 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 soffiaggio.Se si seguono correttamente le istruzioni, è possibile ottenere un effetto di saldatura ideale. Tuttavia, un uso scorretto del gas di protezione può influire negativamente sulla saldatura. L'utilizzo di un gas di protezione non idoneo può causare scricchiolii nella saldatura o ridurne le proprietà meccaniche. Una portata di gas troppo alta o troppo bassa può provocare un'ossidazione più grave della saldatura e una seria interferenza esterna del materiale metallico all'interno del bagno di saldatura, con conseguente collasso o formazione irregolare della saldatura.
Tipi di gas di protezione
I gas di protezione comunemente utilizzati nella saldatura laser sono principalmente N2, Ar ed He. Le loro proprietà fisiche e chimiche sono diverse, pertanto 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 l'irradiazione del laser, il grado di ionizzazione dell'N2 si mantiene costante, riducendo la formazione di una nube di plasma e aumentando l'efficienza di utilizzo del laser. L'azoto può reagire con le leghe di alluminio e l'acciaio al carbonio a una certa temperatura producendo nitruri, che aumentano la fragilità della saldatura e ne riducono la tenacità, con un impatto negativo significativo sulle proprietà meccaniche dei giunti saldati. Pertanto, si sconsiglia l'utilizzo di azoto nella saldatura di leghe di alluminio e acciaio al carbonio.
Tuttavia, la reazione chimica tra l'azoto e l'acciaio inossidabile generata dall'azoto può migliorare la resistenza del giunto di saldatura, il che sarà vantaggioso 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 riduce il tasso di utilizzo effettivo della saldatura laser. Sorge quindi la domanda: l'argon è un candidato inadatto per l'uso come gas di protezione nella saldatura? La risposta è no. Essendo un gas inerte, l'argon reagisce difficilmente con la maggior parte dei metalli ed è economico. Inoltre, la sua elevata densità favorisce la sedimentazione sulla superficie del bagno di fusione e può proteggere meglio il bagno stesso; per questo motivo, l'argon può essere utilizzato come gas di protezione convenzionale.
Elio (He)
A differenza dell'argon, l'elio possiede un'energia di ionizzazione relativamente elevata che consente di controllare facilmente la formazione di nubi di plasma. Allo stesso tempo, l'elio non reagisce con i metalli. È quindi un'ottima scelta per la saldatura laser. L'unico problema è il costo relativamente elevato dell'elio. Per i produttori che realizzano prodotti metallici in serie, l'elio incide notevolmente sui costi di produzione. Pertanto, l'elio viene generalmente utilizzato nella ricerca scientifica o per prodotti ad altissimo valore aggiunto.
Come soffiare il gas di protezione?
Innanzitutto, è bene chiarire che la cosiddetta "ossidazione" della saldatura è solo un termine generico che, in teoria, si riferisce alla reazione chimica tra il metallo di saldatura e i componenti nocivi presenti nell'aria, con conseguente deterioramento della saldatura stessa. In genere, il metallo di saldatura reagisce con l'ossigeno, l'azoto e l'idrogeno presenti nell'aria a una determinata temperatura.
Per evitare che la saldatura si "ossidi" è necessario ridurre o evitare il contatto tra tali componenti nocivi e il metallo di saldatura ad alta temperatura, non solo nel bagno di fusione, ma per tutto il periodo che va dalla fusione del metallo di saldatura fino alla sua solidificazione e al successivo raffreddamento a una determinata temperatura.
Due modi principali per soffiare gas di protezione
▶Uno dei due soffia gas di protezione sull'asse laterale, come mostrato in Figura 1.
▶L'altro è un metodo di soffiaggio coassiale, come mostrato nella Figura 2.
Figura 1.
Figura 2.
La scelta specifica tra i due metodi di soffiaggio è frutto di un'attenta valutazione di numerosi aspetti. In generale, si raccomanda di adottare il metodo di soffiaggio laterale del gas protettivo.
Alcuni esempi di saldatura laser
1. Saldatura a cordone/linea retta
Come illustrato nella 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 soffiaggio di gas protettivo sull'asse laterale, come illustrato nella Figura 1.
2. Saldatura di figure o aree ravvicinate
Come illustrato nella Figura 4, la forma della saldatura del prodotto è un modello chiuso, come ad esempio una circonferenza piana, una forma piana multilaterale, una forma lineare piana multisegmentata, ecc. La forma del giunto può essere a testa, a sovrapposizione, a saldatura sovrapposta, ecc. Per questo tipo di prodotto è preferibile adottare il metodo di protezione con gas coassiale, come illustrato nella Figura 2.
La scelta del gas di protezione influisce direttamente sulla qualità, l'efficienza e i costi di produzione della saldatura. Tuttavia, a causa della varietà dei materiali da saldare, nel processo di saldatura effettivo la selezione del gas di saldatura risulta più complessa e richiede una valutazione completa del materiale, del metodo di saldatura, della posizione di saldatura e dei requisiti relativi all'effetto di saldatura. Attraverso prove di saldatura, è possibile scegliere il gas di saldatura più adatto per ottenere risultati migliori.
Interessato alla saldatura laser e desideroso di imparare a scegliere il gas di protezione
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Data di pubblicazione: 10 ottobre 2022