L'influenza del gas protettivo nella saldatura laser
Quali vantaggi può offrirti Right Protective Gas?
INella saldatura laser, la scelta del gas protettivo può avere un impatto significativo sulla formazione, la qualità, la profondità e la larghezza del cordone di saldatura.
Nella stragrande maggioranza dei casi, l'introduzione di gas protettivo ha un effetto positivo sul cordone di saldatura, mentre un uso improprio del gas protettivo può avere effetti dannosi sulla saldatura.
Gli effetti, sia positivi che negativi, dell'utilizzo del gas protettivo sono i seguenti:
Uso corretto
Uso improprio
1. Protezione efficace del bagno di saldatura
L'introduzione corretta di gas protettivo può proteggere efficacemente il bagno di saldatura dall'ossidazione o addirittura prevenirla del tutto.
1. Deterioramento della saldatura
Un'introduzione impropria del gas protettivo può comportare una scarsa qualità del cordone di saldatura.
2. Riduzione degli schizzi
L'introduzione corretta del gas protettivo può ridurre efficacemente gli schizzi durante il processo di saldatura.
2. Fessurazioni e riduzione delle proprietà meccaniche
La scelta di un tipo di gas errato può causare la formazione di crepe nella saldatura e ridurre le prestazioni meccaniche.
3. Formazione uniforme del cordone di saldatura
L'introduzione corretta del gas protettivo favorisce la distribuzione uniforme del bagno di saldatura durante la solidificazione, ottenendo così un cordone di saldatura uniforme ed esteticamente gradevole.
3. Aumento dell'ossidazione o dell'interferenza
La scelta di una portata di gas errata, sia essa troppo alta o troppo bassa, può portare a un'eccessiva ossidazione del cordone di saldatura. Può inoltre causare gravi disturbi al metallo fuso, con conseguente collasso o formazione irregolare del cordone di saldatura.
4. Maggiore utilizzo del laser
L'introduzione corretta di gas protettivo può ridurre efficacemente l'effetto schermante dei pennacchi di vapore metallico o delle nubi di plasma sul laser, aumentandone così l'efficienza.
4. Protezione inadeguata o impatto negativo
La scelta di un metodo di introduzione del gas errato può comportare una protezione insufficiente del cordone di saldatura o addirittura avere un effetto negativo sulla sua formazione.
5. Riduzione della porosità della saldatura
L'introduzione corretta del gas protettivo può ridurre al minimo la formazione di porosità gassose nel cordone di saldatura. Selezionando il tipo di gas, la portata e il metodo di introduzione appropriati, è possibile ottenere risultati ottimali.
5. Influenza sulla profondità di saldatura
L'introduzione di gas protettivo può avere un certo impatto sulla profondità della saldatura, soprattutto nella saldatura di lamiere sottili, dove tende a ridurla.
Vari tipi di gas protettivo
I gas di protezione comunemente utilizzati nella saldatura laser sono azoto (N2), argon (Ar) ed elio (He). Questi gas presentano proprietà fisiche e chimiche differenti, che determinano effetti diversi sul cordone di saldatura.
1. Azoto (N2)
L'azoto (N2) ha un'energia di ionizzazione moderata, superiore a quella dell'argon (Ar) e inferiore a quella dell'elio (He). Sotto l'azione del laser, si ionizza in misura moderata, riducendo efficacemente la formazione di nubi di plasma e aumentando l'utilizzo del laser. Tuttavia, a determinate temperature, l'azoto può reagire chimicamente con le leghe di alluminio e l'acciaio al carbonio, formando nitruri. Ciò può aumentare la fragilità e ridurre la tenacità del cordone di saldatura, influenzandone negativamente le proprietà meccaniche. Pertanto, l'uso dell'azoto come gas di protezione per le saldature di leghe di alluminio e acciaio al carbonio è sconsigliato. D'altra parte, l'azoto può reagire con l'acciaio inossidabile, formando nitruri che migliorano la resistenza del giunto di saldatura. Pertanto, l'azoto può essere utilizzato come gas di protezione per la saldatura dell'acciaio inossidabile.
2. Gas argon (Ar)
L'argon ha un'energia di ionizzazione relativamente bassa, il che si traduce in un grado di ionizzazione più elevato sotto l'azione del laser. Questo è sfavorevole per il controllo della formazione di nubi di plasma e può avere un certo impatto sull'utilizzo efficace dei laser. Tuttavia, l'argon ha una reattività molto bassa ed è improbabile che subisca reazioni chimiche con i metalli comuni. Inoltre, l'argon è economico. Infine, grazie alla sua elevata densità, l'argon si deposita al di sopra del bagno di saldatura, fornendo una migliore protezione per quest'ultimo. Pertanto, può essere utilizzato come gas di protezione convenzionale.
3. Gas elio (He)
L'elio ha la più alta energia di ionizzazione, il che si traduce in un grado di ionizzazione molto basso sotto l'azione del laser. Ciò consente un migliore controllo della formazione della nube di plasma e permette ai laser di interagire efficacemente con i metalli. Inoltre, l'elio ha una reattività molto bassa e non reagisce facilmente con i metalli, il che lo rende un gas eccellente per la protezione durante la saldatura. Tuttavia, il costo dell'elio è elevato, quindi generalmente non viene utilizzato nella produzione di massa. È comunemente impiegato nella ricerca scientifica o per prodotti ad alto valore aggiunto.
Due metodi di utilizzo del gas protettivo
Attualmente, esistono due metodi principali per l'introduzione del gas di protezione: il soffiaggio laterale fuori asse e il gas di protezione coassiale, come mostrato rispettivamente nella Figura 1 e nella Figura 2.
Figura 1: Gas di protezione soffiato lateralmente fuori asse
Figura 2: Gas di protezione coassiale
La scelta tra i due metodi di soffiaggio dipende da diverse considerazioni.
In generale, si raccomanda di utilizzare il metodo di soffiaggio laterale fuori asse per il gas di protezione.
Come scegliere il gas protettivo più adatto?
Innanzitutto, è importante chiarire che il termine "ossidazione" delle saldature è un'espressione colloquiale. In teoria, si riferisce al deterioramento della qualità della saldatura dovuto a reazioni chimiche tra il metallo di saldatura e componenti nocivi presenti nell'aria, come ossigeno, azoto e idrogeno.
Prevenire l'ossidazione delle saldature implica ridurre o evitare il contatto tra questi componenti nocivi e il metallo di saldatura ad alta temperatura. Questo stato di alta temperatura comprende non solo il metallo fuso del bagno di saldatura, ma anche l'intero periodo che va dalla fusione del metallo di saldatura fino alla solidificazione del bagno e al calo della sua temperatura al di sotto di una determinata soglia.
Processo di saldatura
Ad esempio, nella saldatura delle leghe di titanio, quando la temperatura è superiore a 300 °C, si verifica un rapido assorbimento di idrogeno; al di sopra di 450 °C, si verifica un rapido assorbimento di ossigeno; e al di sopra di 600 °C, si verifica un rapido assorbimento di azoto.
Pertanto, è necessaria una protezione efficace per la saldatura della lega di titanio durante la fase di solidificazione, quando la sua temperatura scende al di sotto dei 300 °C, per prevenire l'ossidazione. Sulla base di quanto descritto sopra, è chiaro che il gas di protezione soffiato deve fornire protezione non solo al bagno di saldatura al momento opportuno, ma anche alla zona appena solidificata della saldatura. Pertanto, il metodo di soffiaggio laterale fuori asse mostrato in Figura 1 è generalmente preferito perché offre una gamma di protezione più ampia rispetto al metodo di protezione coassiale mostrato in Figura 2, soprattutto per la zona appena solidificata della saldatura.
Tuttavia, per alcuni prodotti specifici, la scelta del metodo deve essere effettuata in base alla struttura del prodotto e alla configurazione dei giunti.
Selezione specifica del metodo di introduzione del gas protettivo
1. Saldatura in linea retta
Se la forma della saldatura del prodotto è diritta, come mostrato nella Figura 3, e la configurazione del giunto comprende giunti di testa, giunti a sovrapposizione, saldature d'angolo o saldature a strati, il metodo preferito per questo tipo di prodotto è il metodo di soffiaggio laterale fuori asse mostrato nella Figura 1.
Figura 3: Saldatura in linea retta
2. Saldatura a geometria chiusa planare
Come illustrato nella Figura 4, la saldatura in questo tipo di prodotto ha una forma planare chiusa, ad esempio circolare, poligonale o a segmenti multipli. Le configurazioni dei giunti possono includere giunti di testa, giunti a sovrapposizione o saldature a strati. Per questo tipo di prodotto, il metodo preferito è quello di utilizzare il gas di protezione coassiale mostrato nella Figura 2.
Figura 4: Saldatura a geometria planare chiusa
La scelta del gas di protezione per le saldature a geometria piana chiusa influisce direttamente sulla qualità, l'efficienza e il costo della produzione di saldatura. Tuttavia, a causa della diversità dei materiali di saldatura, la selezione del gas di saldatura risulta complessa nei processi di saldatura reali. Richiede un'attenta valutazione dei materiali, dei metodi di saldatura, delle posizioni di saldatura e del risultato di saldatura desiderato. La scelta del gas di saldatura più adatto può essere determinata mediante prove di saldatura per ottenere risultati ottimali.
Visualizzazione video | Panoramica per la saldatura laser portatile
Scopri di più su cos'è una saldatrice laser portatile.
Questo video spiega cos'è una saldatrice laser e laIstruzioni e strutture che devi conoscere.
Questa è anche la guida definitiva da consultare prima di acquistare una saldatrice laser portatile.
Esistono le configurazioni di base di una saldatrice laser da 1000W, 1500W e 2000W.
Saldatura laser versatile per esigenze diverse
In questo video, mostriamo diversi metodi di saldatura che è possibile realizzare con una saldatrice laser portatile. Una saldatrice laser portatile può mettere sullo stesso piano un saldatore principiante e un operatore esperto di macchine saldatrici.
Offriamo opzioni da 500 W fino a 3000 W.
Saldatrice laser portatile consigliata
FAQ
- Nella saldatura laser, il gas di protezione è un componente fondamentale utilizzato per proteggere l'area di saldatura dalla contaminazione atmosferica. Il raggio laser ad alta intensità utilizzato in questo tipo di saldatura genera una notevole quantità di calore, creando un bagno di metallo fuso.
Durante il processo di saldatura laser, si utilizza spesso un gas inerte per proteggere il bagno di fusione. In alcuni casi, l'ossidazione superficiale non rappresenta un problema. Tuttavia, per la maggior parte delle applicazioni, si utilizzano gas di protezione come elio, argon, azoto e altri. Vediamo ora perché le macchine per la saldatura laser necessitano di un gas di protezione durante il processo.
Nella saldatura laser, il gas di protezione influisce sulla forma, sulla qualità, sulla penetrazione e sulla larghezza della fusione del cordone di saldatura. Nella maggior parte dei casi, l'insufflazione del gas di protezione ha un impatto positivo sulla saldatura.
- Miscele di argon ed elioMiscele di argon ed elio: generalmente raccomandate per la maggior parte delle applicazioni di saldatura laser dell'alluminio, a seconda del livello di potenza del laser. Miscele di argon ed ossigeno: possono fornire un'elevata efficienza e una qualità di saldatura accettabile.
- I gas utilizzati nella progettazione e nell'applicazione dei laser a gas sono i seguenti: anidride carbonica (CO2), elio-neon (H e Ne) e azoto (N).
Avete domande sulla saldatura laser portatile?
Data di pubblicazione: 19 maggio 2023