L'influenza del gas protettivo nella saldatura laser
Saldatore laser portatile
Contenuto del capitolo:
▶ Cosa può offrirti il gas di protezione giusto?
▶ Vari tipi di gas protettivo
▶ Due metodi di utilizzo del gas protettivo
▶ Come selezionare il gas protettivo adeguato?
Saldatura laser portatile
Effetto positivo del gas di protezione adeguato
Nella saldatura laser, la scelta del gas protettivo può avere un impatto significativo sulla formazione, qualità, profondità e larghezza del cordone di saldatura.Nella stragrande maggioranza dei casi l'introduzione del gas protettivo ha un effetto positivo sul cordone di saldatura.Tuttavia, può anche avere effetti negativi.Gli effetti positivi dell'utilizzo del gas protettivo corretto sono i seguenti:
1. Protezione efficace del bagno di saldatura
La corretta introduzione del gas protettivo può proteggere efficacemente il bagno di saldatura dall'ossidazione o addirittura prevenirla del tutto.
2. Riduzione degli spruzzi
La corretta introduzione del gas protettivo può ridurre efficacemente gli spruzzi durante il processo di saldatura.
3. Formazione uniforme del cordone di saldatura
Una corretta introduzione del gas protettivo favorisce la distribuzione uniforme del bagno di saldatura durante la solidificazione, determinando un cordone di saldatura uniforme ed esteticamente gradevole.
4. Maggiore utilizzo del laser
La corretta introduzione del gas protettivo può ridurre efficacemente l'effetto schermante dei pennacchi di vapori metallici o delle nubi di plasma sul laser, aumentando così l'efficienza del laser.
5. Riduzione della porosità della saldatura
L'introduzione corretta del gas protettivo può ridurre efficacemente la formazione di pori di gas nel cordone di saldatura.Selezionando il tipo di gas, la portata e il metodo di introduzione appropriati, è possibile ottenere risultati ideali.
Tuttavia,
L'uso improprio del gas protettivo può avere effetti dannosi sulla saldatura.Gli effetti avversi includono:
1. Deterioramento del cordone di saldatura
L'introduzione impropria del gas protettivo può comportare una scarsa qualità del cordone di saldatura.
2. Cracking e proprietà meccaniche ridotte
La scelta del tipo di gas sbagliato può portare alla rottura del cordone di saldatura e alla riduzione delle prestazioni meccaniche.
3. Maggiore ossidazione o interferenza
La scelta di una portata di gas sbagliata, troppo alta o troppo bassa, può portare ad una maggiore ossidazione del cordone di saldatura.Può anche causare gravi disturbi al metallo fuso, con conseguente collasso o formazione irregolare del cordone di saldatura.
4. Protezione inadeguata o impatto negativo
La scelta del metodo di introduzione del gas sbagliato può portare ad una protezione insufficiente del cordone di saldatura o addirittura avere un effetto negativo sulla formazione del cordone di saldatura.
5. Influenza sulla profondità della saldatura
L'introduzione del gas protettivo può avere un certo impatto sulla profondità della saldatura, soprattutto nella saldatura di lamiere sottili, dove tende a ridurre la profondità di saldatura.
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Tipi di gas protettivi
I gas protettivi comunemente utilizzati nella saldatura laser sono azoto (N2), argon (Ar) ed elio (He).Questi gas hanno proprietà fisiche e chimiche diverse, che si traducono in effetti diversi sul cordone di saldatura.
1. Azoto (N2)
L'N2 ha un'energia di ionizzazione moderata, superiore all'Ar e inferiore all'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, influenzando negativamente le sue proprietà meccaniche.Pertanto, si sconsiglia l'uso dell'azoto come gas protettivo per le saldature di leghe di alluminio e acciaio al carbonio.D’altro canto, l’azoto può reagire con l’acciaio inossidabile, formando nitruri che aumentano la resistenza del giunto saldato.Pertanto, l'azoto può essere utilizzato come gas protettivo per la saldatura dell'acciaio inossidabile.
2. Gas Argon (Ar)
Il gas argon ha l'energia di ionizzazione relativamente più bassa, risultando in un grado di ionizzazione più elevato sotto l'azione del laser.Ciò 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 conveniente.Inoltre, a causa della sua elevata densità, l'argon affonda sopra il bagno di saldatura, fornendo una migliore protezione per il bagno di saldatura.Pertanto può essere utilizzato come gas di protezione convenzionale.
3. Gas elio (He)
Il gas elio ha la più alta energia di ionizzazione, portando a un grado di ionizzazione molto basso sotto l'azione del laser.Consente un migliore controllo della formazione di nubi di plasma e i laser possono interagire efficacemente con i metalli.Inoltre, l'elio ha una reattività molto bassa e non subisce facilmente reazioni chimiche con i metalli, rendendolo un gas eccellente per la protezione delle saldature.Tuttavia, il costo dell’elio è elevato, quindi generalmente non viene utilizzato nella produzione di massa di prodotti.Viene comunemente impiegato nella ricerca scientifica o per prodotti ad alto valore aggiunto.
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Metodi di introduzione del gas di protezione
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 con soffiaggio laterale fuori asse
Figura 2: Gas di protezione coassiale
La scelta tra i due metodi di soffiaggio dipende da diverse considerazioni.In generale, si consiglia di utilizzare il metodo del soffiaggio laterale fuori asse per il gas di protezione.
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Principi per la scelta del metodo di introduzione del gas di protezione
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 saldato e i componenti nocivi presenti nell’aria, come ossigeno, azoto e idrogeno.
Prevenire l'ossidazione della saldatura implica ridurre o evitare il contatto tra questi componenti dannosi e il metallo di saldatura ad alta temperatura.Questo stato di alta temperatura comprende non solo il metallo del bagno di saldatura fuso ma anche l'intero periodo da quando il metallo di saldatura viene fuso fino a quando il bagno di saldatura si solidifica e la sua temperatura scende al di sotto di una certa soglia.
Ad esempio, nella saldatura delle leghe di titanio, quando la temperatura è superiore a 300°C, si verifica un rapido assorbimento di idrogeno;sopra i 450°C si verifica un rapido assorbimento dell'ossigeno;e sopra i 600°C si verifica un rapido assorbimento dell'azoto.Pertanto è necessaria un'efficace protezione della saldatura della lega di titanio durante la fase in cui si solidifica e la sua temperatura scende sotto i 300°C per prevenirne l'ossidazione.Sulla base della descrizione di cui sopra, è chiaro che il gas di protezione soffiato deve fornire protezione non solo al bagno di saldatura al momento opportuno ma anche alla regione della saldatura appena solidificata.Pertanto, il metodo di soffiaggio laterale fuori asse mostrato nella Figura 1 è generalmente preferito perché offre una gamma più ampia di protezione rispetto al metodo di schermatura coassiale mostrato nella Figura 2, in particolare per la regione della saldatura appena solidificata.Tuttavia, per alcuni prodotti specifici, la scelta del metodo deve essere effettuata in base alla struttura del prodotto e alla configurazione del giunto.
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Selezione specifica del metodo di introduzione del gas di protezione
1. Saldatura rettilinea
Se la forma della saldatura del prodotto è diritta, come mostrato nella Figura 3, e la configurazione del giunto include giunti di testa, giunti sovrapposti, saldature d'angolo o saldature a fascio, il metodo preferito per questo tipo di prodotto è il metodo di soffiaggio laterale fuori asse mostrato in Figura 1.
Figura 3: saldatura in linea retta
2. Saldatura a geometria chiusa planare
Come mostrato nella Figura 4, la saldatura in questo tipo di prodotti ha una forma planare chiusa, come una forma di linea circolare, poligonale o multisegmento.Le configurazioni dei giunti possono includere giunti di testa, giunti a sovrapposizione o saldature a pila.Per questo tipo di prodotto, il metodo preferito è utilizzare il gas di protezione coassiale mostrato in Figura 2.
Figura 4: Saldatura a geometria chiusa planare
La scelta del gas di protezione per le saldature a geometria chiusa planare influisce direttamente sulla qualità, sull'efficienza e sul costo della produzione della saldatura.Tuttavia, a causa della diversità dei materiali di saldatura, la scelta del gas di saldatura è complessa nei processi di saldatura reali.Richiede una considerazione completa dei materiali di saldatura, 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 attraverso prove di saldatura per ottenere risultati di saldatura ottimali.
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Visualizzazione video |Uno sguardo alla saldatura laser portatile
Video 1 - Ulteriori informazioni su cos'è la saldatrice laser portatile
Video2 - Saldatura laser versatile per diverse esigenze
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Orario di pubblicazione: 19 maggio 2023