השפעת גז מגן בריתוך לייזר
מה יכול גז מגן נכון להועיל לך?
Iבריתוך לייזר, לבחירת גז המגן יכולה להיות השפעה משמעותית על היווצרותו, איכותו, עומקו ורוחבו של תפר הריתוך.
ברוב המכריע של המקרים, הכנסת גז מגן משפיעה לטובה על תפר הריתוך, בעוד ששימוש לא נכון בגז מגן עלול להשפיע לרעה על הריתוך.
ההשפעות הנכונות והלא נכונות של שימוש בגז המגן הן כדלקמן:
שימוש נכון
שימוש לא נכון
1. הגנה יעילה על בריכת הריתוך
החדרה נכונה של גז מגן יכולה להגן ביעילות על בריכת הריתוך מפני חמצון או אפילו למנוע חמצון לחלוטין.
1. הידרדרות תפר הריתוך
החדרה לא נכונה של גז מגן עלולה לגרום לאיכות ירודה של תפר הריתוך.
2. הפחתת התזות
החדרה נכונה של גז מגן יכולה להפחית ביעילות את ההתזות במהלך תהליך הריתוך.
2. סדקים ותכונות מכניות מופחתות
בחירת סוג גז שגוי עלולה להוביל לסדקים בתפר הריתוך ולירידה בביצועים המכניים.
3. יצירה אחידה של תפר הריתוך
החדרה נכונה של גז מגן מקדמת פיזור אחיד של בריכת הריתוך במהלך ההתמצקות, וכתוצאה מכך נוצר תפר ריתוך אחיד ונעים לעין.
3. חמצון מוגבר או הפרעה
בחירת קצב זרימת גז שגוי, בין אם גבוה מדי או נמוך מדי, עלולה להוביל לחמצון מוגבר של תפר הריתוך. היא עלולה גם לגרום להפרעות קשות למתכת המותכת, וכתוצאה מכך לקריסה או היווצרות לא אחידה של תפר הריתוך.
4. ניצול מוגבר של לייזר
החדרה נכונה של גז מגן יכולה להפחית ביעילות את אפקט המגן של פלומות אדי מתכת או ענני פלזמה על הלייזר, ובכך להגביר את יעילות הלייזר.
4. הגנה לא מספקת או השפעה שלילית
בחירת שיטת הכנסת גז שגויה עלולה להוביל להגנה לא מספקת של תפר הריתוך או אפילו להשפיע לרעה על היווצרות תפר הריתוך.
5. הפחתת נקבוביות הריתוך
החדרה נכונה של גז מגן יכולה למזער ביעילות את היווצרות נקבוביות הגז בתפר הריתוך. על ידי בחירת סוג הגז, קצב הזרימה ושיטת ההחדרה המתאימים, ניתן להשיג תוצאות אידיאליות.
5. השפעה על עומק הריתוך
להכנסת גז מגן יכולה להיות השפעה מסוימת על עומק הריתוך, במיוחד בריתוך פלטות דקות, שם הוא נוטה להפחית את עומק הריתוך.
סוגים שונים של גז מגן
גזי ההגנה הנפוצים בריתוך לייזר הם חנקן (N2), ארגון (Ar) והליום (He). לגזים אלה תכונות פיזיקליות וכימיות שונות, אשר משפיעות על תפר הריתוך.
1. חנקן (N2)
ל-N2 אנרגיית יינון בינונית, גבוהה יותר מ-Ar ונמוכה יותר מ-He. תחת פעולת הלייזר, הוא מיונן במידה בינונית, מה שמפחית ביעילות את היווצרות ענני הפלזמה ומגביר את ניצול הלייזר. עם זאת, חנקן יכול להגיב כימית עם סגסוגות אלומיניום ופלדת פחמן בטמפרטורות מסוימות, וליצור ניטרידים. זה יכול להגביר את השבירות ולהפחית את קשיחות תפר הריתוך, מה שמשפיע לרעה על התכונות המכניות שלו. לכן, השימוש בחנקן כגז מגן עבור ריתוכים מסגסוגות אלומיניום ופלדת פחמן אינו מומלץ. מצד שני, חנקן יכול להגיב עם פלדת אל-חלד, וליצור ניטרידים המשפרים את חוזק מפרק הריתוך. לכן, ניתן להשתמש בחנקן כגז מגן לריתוך פלדת אל-חלד.
2. גז ארגון (Ar)
לגז ארגון יש את אנרגיית היינון הנמוכה ביותר יחסית, וכתוצאה מכך דרגת יינון גבוהה יותר תחת פעולת לייזר. מצב זה אינו שלילי לשליטה על היווצרות ענני פלזמה ויכול להשפיע באופן מסוים על הניצול היעיל של לייזרים. עם זאת, לארגון יש ריאקטיביות נמוכה מאוד וסביר להניח שהוא לא יעבור תגובות כימיות עם מתכות נפוצות. בנוסף, ארגון הוא חסכוני. יתר על כן, בשל צפיפותו הגבוהה, ארגון שוקע מעל בריכת הריתוך, ומספק הגנה טובה יותר לבריכת הריתוך. לכן, ניתן להשתמש בו כגז מגן קונבנציונלי.
3. גז הליום (He)
לגז הליום יש את אנרגיית היינון הגבוהה ביותר, מה שמוביל לרמת יינון נמוכה מאוד תחת פעולת לייזר. הוא מאפשר שליטה טובה יותר על היווצרות ענני פלזמה, ולייזרים יכולים לתקשר ביעילות עם מתכות. יתר על כן, להליום יש ריאקטיביות נמוכה מאוד והוא אינו עובר בקלות תגובות כימיות עם מתכות, מה שהופך אותו לגז מצוין למיגון ריתוכים. עם זאת, עלות ההליום גבוהה, ולכן הוא בדרך כלל אינו משמש בייצור המוני של מוצרים. הוא משמש בדרך כלל במחקר מדעי או עבור מוצרים בעלי ערך מוסף גבוה.
שתי שיטות לשימוש בגז מגן
נכון לעכשיו, קיימות שתי שיטות עיקריות להחדרת גז מגן: נשיפה צדדית מחוץ לציר וגז מגן קואקסיאלי, כפי שמוצג באיור 1 ובאיור 2, בהתאמה.
איור 1: גז מגן נושף צדדי מחוץ לציר
איור 2: גז מגן קואקסיאלי
הבחירה בין שתי שיטות הניפוח תלויה בשיקולים שונים.
באופן כללי, מומלץ להשתמש בשיטת הנשיפה הצדדית מחוץ לציר עבור גז מגן.
כיצד לבחור גז מגן מתאים?
ראשית, חשוב להבהיר כי המונח "חמצון" של ריתוכים הוא ביטוי עממי. בתיאוריה, הוא מתייחס להידרדרות באיכות הריתוך עקב תגובות כימיות בין מתכת הריתוך לרכיבים מזיקים באוויר, כגון חמצן, חנקן ומימן.
מניעת חמצון ריתוך כרוכה בהפחתה או הימנעות ממגע בין רכיבים מזיקים אלה לבין מתכת הריתוך בטמפרטורה גבוהה. מצב טמפרטורה גבוהה זה כולל לא רק את מתכת בריכת הריתוך המותכת, אלא גם את כל התקופה מרגע המסת מתכת הריתוך ועד להתמצקות הבריכה והטמפרטורה שלה יורדת מתחת לסף מסוים.
תהליך ריתוך
לדוגמה, בריתוך סגסוגות טיטניום, כאשר הטמפרטורה מעל 300 מעלות צלזיוס, מתרחשת ספיגת מימן מהירה; מעל 450 מעלות צלזיוס, מתרחשת ספיגת חמצן מהירה; ומעל 600 מעלות צלזיוס, מתרחשת ספיגת חנקן מהירה.
לכן, נדרשת הגנה יעילה לריתוך מסגסוגת טיטניום בשלב שבו הוא מתמצק והטמפרטורה שלו יורדת מתחת ל-300 מעלות צלזיוס כדי למנוע חמצון. בהתבסס על התיאור לעיל, ברור שגז המגן הנישף צריך לספק הגנה לא רק לבריכת הריתוך בזמן המתאים, אלא גם לאזור הריתוך שזה עתה התמצק. לפיכך, שיטת הנשיפה הצדדית מחוץ לציר המוצגת באיור 1 עדיפה בדרך כלל מכיוון שהיא מציעה טווח הגנה רחב יותר בהשוואה לשיטת המיגון הקואקסיאלית המוצגת באיור 2, במיוחד עבור האזור הזהוב של הריתוך שזה עתה התמצק.
עם זאת, עבור מוצרים ספציפיים מסוימים, בחירת השיטה צריכה להתבצע על סמך מבנה המוצר ותצורת החיבור.
בחירה ספציפית של שיטת החדרת גז מגן
1. ריתוך בקו ישר
אם צורת הריתוך של המוצר ישרה, כפי שמוצג באיור 3, ותצורת החיבור כוללת חיבורי קת, חיבורי חפיפה, ריתוכים פילה או ריתוכים מחסנית, השיטה המועדפת עבור סוג זה של מוצר היא שיטת הניפוח הצדדית מחוץ לציר המוצגת באיור 1.
איור 3: ריתוך בקו ישר
2. ריתוך גיאומטריה סגורה מישורית
כפי שמוצג באיור 4, לריתוך במוצר מסוג זה יש צורה מישורית סגורה, כגון צורת קו מעגלית, מצולעית או רב-מקטעית. תצורות החיבור יכולות לכלול חיבורי קת, חיבורי חפיפה או ריתוכים מחסנית. עבור מוצר מסוג זה, השיטה המועדפת היא שימוש בגז מגן קואקסיאלי המוצג באיור 2.
איור 4: ריתוך גיאומטריה סגורה מישורית
בחירת גז המגן לריתוכים בעלי גיאומטריה סגורה מישורית משפיעה ישירות על איכות, יעילות ועלות ייצור הריתוך. עם זאת, בשל מגוון חומרי הריתוך, בחירת גז הריתוך מורכבת בתהליכי ריתוך בפועל. היא דורשת שיקול מקיף של חומרי ריתוך, שיטות ריתוך, עמדות ריתוך ותוצאת הריתוך הרצויה. ניתן לקבוע את בחירת גז הריתוך המתאים ביותר באמצעות בדיקות ריתוך כדי להשיג תוצאות ריתוך אופטימליות.
תצוגת וידאו | מבט לריתוך לייזר ידני
למידע נוסף על מהי רתכת לייזר ידנית
סרטון זה מסביר מהי מכונת ריתוך בלייזר ומה היאהוראות ומבנים שאתם צריכים להכיר.
זהו גם המדריך האולטימטיבי שלכם לפני רכישת רתכת לייזר ידנית.
ישנם הרכבים בסיסיים של מכונת ריתוך לייזר 1000W 1500W 2000W.
ריתוך לייזר רב-תכליתי לדרישות מגוונות
בסרטון זה, אנו מדגימים מספר שיטות ריתוך שניתן להשיג בעזרת רתכת לייזר ידנית. רתכת לייזר ידנית יכולה לאזן את המגרש בין ריתוך מתחיל למפעיל ריתוך מנוסה.
אנו מציעים אפשרויות החל מ-500 וואט ועד 3000 וואט.
שאלות נפוצות
- בריתוך לייזר, גז מגן הוא מרכיב קריטי המשמש להגנה על אזור הריתוך מפני זיהום אטמוספרי. קרן הלייזר בעוצמה גבוהה המשמשת בריתוך מסוג זה מייצרת כמות משמעותית של חום, ויוצרת שלולית מתכת מותכת.
גז אינרטי משמש לעתים קרובות להגנה על המאגר המותך במהלך תהליך הריתוך של מכונות ריתוך בלייזר. כאשר חומרים מסוימים מרותכים, ייתכן שלא יילקח בחשבון חמצון פני השטח. עם זאת, עבור רוב היישומים, הליום, ארגון, חנקן וגזים אחרים משמשים לעתים קרובות כהגנה. להלן בואו נבחן מדוע מכונות ריתוך בלייזר זקוקות לגז מגן בעת ריתוך.
בריתוך לייזר, גז המגן ישפיע על צורת הריתוך, איכות הריתוך, חדירת הריתוך ורוחב ההיתוך. ברוב המקרים, נשיפה של גז המגן תשפיע לטובה על הריתוך.
- תערובות ארגון-הליוםתערובות ארגון-הליום: מומלצות בדרך כלל עבור רוב יישומי ריתוך לייזר אלומיניום, בהתאם לרמת עוצמת הלייזר. תערובות ארגון-חמצן: יכולות לספק יעילות גבוהה ואיכות ריתוך מקובלת.
- גזים המשמשים בתכנון ויישום של לייזרים בגז הם: פחמן דו-חמצני (CO2), הליום-ניאון (H ו-Ne) וחנקן (N).
שאלות לגבי ריתוך לייזר ידני?
זמן פרסום: 19 במאי 2023