ריתוך בלייזר נועד בעיקר לשיפור יעילות הריתוך ואיכותם של חומרים בעלי דופן דקה וחלקים מדויקים. היום לא נדבר על היתרונות של ריתוך בלייזר, אלא נתמקד כיצד להשתמש בגזי מגן לריתוך בלייזר בצורה נכונה.
למה להשתמש בגז מגן לריתוך בלייזר?
בריתוך לייזר, גז מגן ישפיע על צורת הריתוך, איכות הריתוך, עומק הריתוך ורוחב הריתוך. ברוב המקרים, נשיפה של גז מגן תשפיע לטובה על הריתוך, אך היא עלולה גם לגרום להשפעות שליליות.
כאשר תנשוף גז מגן בצורה נכונה, זה יעזור לך:
✦הגנה יעילה על בריכת הריתוך כדי להפחית או אפילו למנוע חמצון
✦להפחית ביעילות את ההתזה המיוצרת בתהליך הריתוך
✦להפחית ביעילות נקבוביות ריתוך
✦סייע לבריכת הריתוך להתפשט באופן שווה בעת התמצקות, כך שתפר הריתוך יגיע עם קצה נקי וחלק
✦אפקט המיגון של פלומת אדי המתכת או ענן הפלזמה על הלייזר מצטמצם ביעילות, ושיעור הניצול האפקטיבי של הלייזר גדל.
כל עוד ה-סוג גז מגן, קצב זרימת גז ובחירת מצב נשיפהנכונים, ניתן להשיג את האפקט האידיאלי של ריתוך. עם זאת, שימוש שגוי בגז מגן יכול גם הוא להשפיע לרעה על הריתוך. שימוש בסוג שגוי של גז מגן עלול להוביל לחריקות בריתוך או להפחית את התכונות המכניות של הריתוך. קצב זרימת גז גבוה מדי או נמוך מדי עלול להוביל לחמצון חמור יותר של הריתוך ולהפרעות חיצוניות חמורות של חומר המתכת בתוך בריכת הריתוך, וכתוצאה מכך לקריסת הריתוך או עיצוב לא אחיד.
סוגי גז מגן
גזי ההגנה הנפוצים בריתוך לייזר הם בעיקר N2, Ar ו-He. התכונות הפיזיקליות והכימיות שלהם שונות, ולכן גם השפעותיהם על הריתוכים שונות.
חנקן (N2)
אנרגיית היינון של N2 בינונית, גבוהה מזו של Ar, ונמוכה מזו של He. תחת קרינת הלייזר, דרגת היינון של N2 נשארת יציבה, מה שיכול להפחית טוב יותר את היווצרות ענן הפלזמה ולהגדיל את שיעור הניצול האפקטיבי של הלייזר. חנקן יכול להגיב עם סגסוגת אלומיניום ופלדת פחמן בטמפרטורה מסוימת כדי לייצר ניטרידים, מה שישפר את שבירות הריתוך ויפחית את הקשיחות, וישפיע לרעה מאוד על התכונות המכניות של חיבורי הריתוך. לכן, לא מומלץ להשתמש בחנקן בעת ריתוך סגסוגת אלומיניום ופלדת פחמן.
עם זאת, התגובה הכימית בין חנקן לפלדת אל-חלד הנוצרת על ידי חנקן יכולה לשפר את חוזק מפרק הריתוך, דבר אשר מועיל לשיפור התכונות המכניות של הריתוך, כך שריתוך פלדת אל-חלד יכול להשתמש בחנקן כגז מגן.
ארגון (Ar)
אנרגיית היינון של ארגון נמוכה יחסית, ודרגת היינון שלו תעלה תחת פעולת לייזר. לאחר מכן, ארגון, כגז מגן, אינו יכול לשלוט ביעילות על היווצרות ענני פלזמה, מה שיפחית את שיעור הניצול האפקטיבי של ריתוך בלייזר. עולה השאלה: האם ארגון אינו מועמד גרוע לשימוש בריתוך כגז מגן? התשובה היא לא. בהיותו גז אינרטי, ארגון קשה להגיב עם רוב המתכות, וארגון זול לשימוש. בנוסף, צפיפותו של ארגון גדולה, הוא מסייע לשקיעה אל פני בריכת הריתוך המותכת ויכול להגן טוב יותר על בריכת הריתוך, כך שניתן להשתמש בארגון כגז מגן קונבנציונלי.
הליום (He)
שלא כמו ארגון, להליום יש אנרגיית יינון גבוהה יחסית שיכולה לשלוט בקלות על היווצרות ענני פלזמה. יחד עם זאת, הליום אינו מגיב עם אף מתכת. זוהי בחירה טובה באמת לריתוך בלייזר. הבעיה היחידה היא שהליום יקר יחסית. עבור יצרנים המספקים מוצרי מתכת בייצור המוני, הליום יוסיף סכום עצום לעלות הייצור. לכן הליום משמש בדרך כלל במחקר מדעי או במוצרים בעלי ערך מוסף גבוה מאוד.
איך לפוצץ את גז המגן?
ראשית, יש להבהיר כי מה שנקרא "חמצון" של הריתוך הוא רק שם נפוץ, אשר מתייחס תיאורטית לתגובה הכימית בין הריתוך לרכיבים מזיקים באוויר, המובילה להידרדרות הריתוך. בדרך כלל, מתכת הריתוך מגיבה עם חמצן, חנקן ומימן באוויר בטמפרטורה מסוימת.
כדי למנוע "חמצון" של הריתוך יש להפחית או להימנע ממגע בין רכיבים מזיקים כאלה לבין מתכת הריתוך תחת טמפרטורה גבוהה, וזה לא רק במתכת הבריכה המותכת אלא לאורך כל התקופה שבה מתכת הריתוך נמסה ועד שהמתכת המותכת מתמצקת והטמפרטורה שלה יורדת לטמפרטורה מסוימת.
שתי דרכים עיקריות לנשיפת גז מגן
▶אחד מהם נושף גז מגן על ציר הצד, כפי שמוצג באיור 1.
▶השנייה היא שיטת ניפוח קואקסיאלית, כפי שמוצג באיור 2.
איור 1.
איור 2.
הבחירה הספציפית של שתי שיטות הניפוח היא שיקול מקיף של היבטים רבים. באופן כללי, מומלץ לאמץ את שיטת ניפוח הגז הצידי.
כמה דוגמאות לריתוך בלייזר
1. ריתוך חרוז/קו ישר
כפי שמוצג באיור 3, צורת הריתוך של המוצר היא ליניארית, וצורת החיבור יכולה להיות חיבור קת, חיבור חפיפה, חיבור פינה שלילית או חיבור ריתוך חופף. עבור סוג זה של מוצר, עדיף לאמץ את גז המגן הנושבת בציר הצדדי כפי שמוצג באיור 1.
2. ריתוך דמות או אזור קרוב
כפי שמוצג באיור 4, צורת הריתוך של המוצר היא תבנית סגורה כגון היקף מישורי, צורה רב-צדדית מישורית, צורה ליניארית רב-מקטעית מישורית וכו'. צורת החיבור יכולה להיות חיבור קת, חיבור חיתוך, ריתוך חופף וכו'. עדיף לאמץ את שיטת גז המגן הקואקסיאלי כפי שמוצג באיור 2 עבור סוג זה של מוצר.
בחירת גז המגן משפיעה ישירות על איכות הריתוך, יעילותו ועלות הייצור, אך בשל מגוון חומרי הריתוך, בתהליך הריתוך בפועל, בחירת גז הריתוך מורכבת יותר ודורשת שיקול דעת מקיף של חומר הריתוך, שיטת הריתוך, מיקום הריתוך, כמו גם דרישות אפקט הריתוך. באמצעות בדיקות הריתוך, ניתן לבחור את גז הריתוך המתאים יותר כדי להשיג תוצאות טובות יותר.
מעוניין בריתוך בלייזר ומוכן ללמוד כיצד לבחור גז מגן
קישורים קשורים:
זמן פרסום: 10 באוקטובר 2022