Como selecionar as melhores misturas de gases para sua soldagem a laser?
Tipos, benefícios e aplicações
Introdução:
Coisas importantes que você precisa saber antes de mergulhar
A soldagem a laser é um método de soldagem de alta precisão que utiliza um feixe de laser para derreter o material da peça e, após o resfriamento, formar uma solda. Na soldagem a laser, o gás desempenha um papel fundamental.
O gás protetor não afeta apenas a formação da costura de soldagem, a qualidade da costura de soldagem, a penetração da costura de soldagem e a largura da penetração, mas também afeta diretamente a qualidade e a eficiência da soldagem a laser.
Quais gases são necessários para soldagem a laser?Este artigo analisará em profundidadea importância dos gases de soldagem a laser, os gases usados e o que eles fazem.
Também recomendaremosa melhor máquina de solda a laserpara suas necessidades.
Por que o gás é necessário para soldagem a laser?
Soldagem por feixe de laser
Durante o processo de soldagem a laser, um feixe de laser de alta densidade de energia é focado na área de soldagem da peça de trabalho.
Causando fusão instantânea do material da superfície da peça de trabalho.
O gás é necessário durante a soldagem a laser para proteger a área de soldagem.
Controle a temperatura, melhore a qualidade da solda e proteja o sistema óptico.
A escolha do tipo de gás apropriado e dos parâmetros de fornecimento são fatores importantes para garantir uma operação eficiente.
E processo de soldagem a laser estável e obtenção de resultados de soldagem de alta qualidade.
1. Proteção de áreas de soldagem
Durante o processo de soldagem a laser, a área de solda fica exposta ao ambiente externo e é facilmente afetada pelo oxigênio e outros gases presentes no ar.
O oxigênio desencadeia reações de oxidação que podem levar à redução da qualidade da solda e à formação de poros e inclusões. A solda pode ser efetivamente protegida da contaminação por oxigênio fornecendo um gás apropriado, geralmente um gás inerte como o argônio, à área de soldagem.
2. Controle de calor
A seleção e o fornecimento de gás podem ajudar a controlar a temperatura da área de soldagem. Ajustando a vazão e o tipo de gás, a taxa de resfriamento da área de soldagem pode ser afetada. Isso é importante para controlar a zona afetada pelo calor (ZTA) durante a soldagem e reduzir a distorção térmica.
3. Melhor qualidade da solda
Alguns gases auxiliares, como oxigênio ou nitrogênio, podem melhorar a qualidade e o desempenho das soldas. Por exemplo, a adição de oxigênio pode melhorar a penetração da solda e aumentar a velocidade de soldagem, além de afetar o formato e a profundidade da solda.
4. Resfriamento a gás
Na soldagem a laser, a área de soldagem geralmente é afetada por altas temperaturas. O uso de um sistema de resfriamento a gás pode ajudar a controlar a temperatura da área de soldagem e evitar o superaquecimento. Isso é essencial para reduzir o estresse térmico na área de soldagem e melhorar a qualidade da soldagem.
Soldagem automatizada por feixe de laser
5. Proteção de gás de sistemas ópticos
O feixe de laser é focado na área de soldagem através de um sistema óptico.
Durante o processo de soldagem, o material fundido e os aerossóis gerados podem contaminar os componentes ópticos.
Ao introduzir gases na área de soldagem, o risco de contaminação é reduzido e a vida útil do sistema óptico é prolongada.
Quais gases são usados na soldagem a laser?
Na soldagem a laser, o gás pode isolar o ar da placa de soldagem e impedir que ele reaja com o ar. Dessa forma, a superfície de soldagem da placa metálica ficará mais branca e bonita. O uso do gás também protege as lentes do pó de soldagem. Normalmente, são utilizados os seguintes gases:
1. Gás protetor:
Os gases de proteção, às vezes chamados de "gases inertes", desempenham um papel importante no processo de soldagem a laser. Os processos de soldagem a laser frequentemente utilizam gases inertes para proteger a poça de fusão. Os gases de proteção comumente utilizados na soldagem a laser incluem principalmente argônio e neônio. Suas propriedades físicas e químicas são diferentes, portanto, seus efeitos na solda também são diferentes.
Gás de proteção:Argônio
O argônio é um dos gases inertes mais comumente utilizados.
Possui alto grau de ionização sob a ação do laser, o que não favorece o controle da formação de nuvens de plasma, o que terá certo impacto no uso efetivo dos lasers.
A natureza inerte do argônio o mantém fora do processo de soldagem, ao mesmo tempo em que dissipa bem o calor, ajudando a controlar a temperatura na área de soldagem.
Gás de proteção:Néon
O néon é frequentemente usado como um gás inerte, semelhante ao argônio, e é usado principalmente para proteger a área de soldagem do oxigênio e de outros poluentes do ambiente externo.
É importante observar que o neon não é adequado para todas as aplicações de soldagem a laser.
É usado principalmente para algumas tarefas especiais de soldagem, como soldagem de materiais mais espessos ou quando são necessárias costuras de solda mais profundas.
2. Gás Auxiliar:
Durante o processo de soldagem a laser, além do gás de proteção principal, gases auxiliares também podem ser usados para melhorar o desempenho e a qualidade da soldagem. A seguir, alguns gases auxiliares comuns usados na soldagem a laser.
Gás Auxiliar:Oxigênio
O oxigênio é comumente usado como gás auxiliar e pode ser usado para aumentar o calor e a profundidade da solda durante a soldagem.
Adicionar oxigênio pode aumentar a velocidade e a penetração da soldagem, mas precisa ser cuidadosamente controlado para evitar que o excesso de oxigênio cause problemas de oxidação.
Gás Auxiliar:Hidrogênio/Mistura de Hidrogênio
O hidrogênio melhora a qualidade das soldas e reduz a formação de porosidade.
Misturas de argônio e hidrogênio são utilizadas em algumas aplicações especiais, como na soldagem de aço inoxidável. O teor de hidrogênio da mistura normalmente varia de 2% a 15%.
Gás de proteção:Azoto
O nitrogênio também é frequentemente usado como gás auxiliar na soldagem a laser.
A energia de ionização do nitrogênio é moderada, maior que a do argônio e menor que a do hidrogênio.
O grau de ionização geralmente ocorre sob a ação de um laser. Ele pode reduzir melhor a formação de nuvens de plasma, proporcionar soldas de maior qualidade e aparência, além de reduzir o impacto do oxigênio nas soldas.
O nitrogênio também pode ser usado para controlar a temperatura da área de soldagem e reduzir a formação de bolhas e poros.
Gás de proteção:Hélio
O hélio é geralmente usado para soldagem a laser de alta potência porque tem baixa condutividade térmica e não é facilmente ionizado, permitindo que o laser passe suavemente e a energia do feixe atinja a superfície da peça de trabalho sem obstáculos.
Propício para soldagem de alta potência. O hélio também pode ser usado para melhorar a qualidade da solda e controlar as temperaturas de soldagem. Este é o gás de proteção mais eficaz usado na soldagem a laser, mas é relativamente caro.
3. Gás de resfriamento:
O gás de resfriamento é frequentemente utilizado durante a soldagem a laser para controlar a temperatura da área de soldagem, evitar superaquecimento e manter a qualidade da soldagem. A seguir, alguns gases de resfriamento comumente utilizados:
Gás/Meio de resfriamento:Água
A água é um meio de resfriamento comum, frequentemente usado para resfriar geradores de laser e sistemas ópticos de soldagem a laser.
Sistemas de resfriamento de água podem ajudar a manter uma temperatura estável do gerador de laser e dos componentes ópticos para garantir a estabilidade e o desempenho do feixe de laser.
Gás/Meio de resfriamento:Gases Atmosféricos
Em alguns processos de soldagem a laser, gases atmosféricos do ambiente podem ser usados para resfriamento.
Por exemplo, no sistema óptico de um gerador de laser, o gás da atmosfera circundante pode proporcionar um efeito de resfriamento.
Gás/Meio de resfriamento:Gases inertes
Gases inertes como argônio e nitrogênio também podem ser usados como gases de resfriamento.
Eles têm menor condutividade térmica e podem ser usados para controlar a temperatura da área de soldagem e reduzir a zona afetada pelo calor (ZTA).
Gás/Meio de resfriamento:Nitrogênio líquido
O nitrogênio líquido é um meio de resfriamento de temperatura extremamente baixa que pode ser usado para soldagem a laser de altíssima potência.
Ele proporciona um efeito de resfriamento muito eficaz e garante o controle de temperatura na área de soldagem.
4. Gás Misto:
Misturas gasosas são comumente utilizadas na soldagem para otimizar diversos aspectos do processo, como velocidade de soldagem, profundidade de penetração e estabilidade do arco. Existem dois tipos principais de misturas gasosas: misturas binárias e misturas ternárias.
Misturas de gases binários:Argônio + Oxigênio
Adicionar uma pequena quantidade de oxigênio ao argônio melhora a estabilidade do arco, refina a poça de fusão e aumenta a velocidade de soldagem. Essa mistura é comumente usada para soldar aço carbono, aço de baixa liga e aço inoxidável.
Misturas de gases binários:Argônio + Dióxido de Carbono
A adição de CO₂ ao argônio aumenta a resistência da soldagem e a resistência à corrosão, reduzindo respingos. Essa mistura é frequentemente usada para soldar aço carbono e aço inoxidável.
Misturas de gases binários:Argônio + Hidrogênio
O hidrogênio aumenta a temperatura do arco, melhora a velocidade de soldagem e reduz defeitos de soldagem. É especialmente útil para soldar ligas à base de níquel e aço inoxidável.
Misturas Ternárias de Gases:Argônio + Oxigênio + Dióxido de Carbono
Esta mistura combina os benefícios das misturas argônio-oxigênio e argônio-CO₂. Ela reduz respingos, melhora a fluidez da poça de solda e aprimora a qualidade da solda. É amplamente utilizada para soldar diversas espessuras de aço carbono, aço de baixa liga e aço inoxidável.
Misturas Ternárias de Gases:Argônio + Hélio + Dióxido de Carbono
Esta mistura ajuda a melhorar a estabilidade do arco, aumenta a temperatura da poça de fusão e a velocidade de soldagem. É utilizada em soldagem a arco de curto-circuito e aplicações de soldagem pesada, oferecendo melhor controle sobre a oxidação.
Seleção de gás em diferentes aplicações
Soldagem a laser portátil
Em diferentes aplicações de soldagem a laser, a escolha do gás apropriado é crucial, pois diferentes combinações de gás podem produzir diferentes qualidades, velocidades e eficiências de soldagem. Aqui estão algumas diretrizes para ajudá-lo a escolher o gás certo para sua aplicação específica:
Tipo de material de soldagem:
Aço inoxidávelnormalmente usaArgônio ou mistura de argônio/hidrogênio.
Alumínio e ligas de alumíniofrequentemente usamArgônio puro.
Ligas de titâniofrequentemente usamAzoto.
Aços de alto carbonofrequentemente usamOxigênio como gás auxiliar.
Velocidade de soldagem e penetração:
Se for necessária uma velocidade de soldagem mais alta ou uma penetração de soldagem mais profunda, a combinação de gases pode ser ajustada. A adição de oxigênio geralmente melhora a velocidade e a penetração, mas precisa ser cuidadosamente controlada para evitar problemas de oxidação.
Controle da Zona Afetada pelo Calor (ZTA):
Dependendo do material a ser limpo, resíduos perigosos que exigem procedimentos especiais de manuseio podem ser gerados durante o processo de limpeza. Isso pode aumentar o custo total do processo de limpeza a laser.
Qualidade da solda:
Algumas combinações de gases podem melhorar a qualidade e a aparência das soldas. Por exemplo, o nitrogênio pode proporcionar melhor aparência e qualidade de superfície.
Controle de poros e bolhas:
Para aplicações que exigem soldas de altíssima qualidade, atenção especial deve ser dada à formação de poros e bolhas. A seleção adequada do gás pode reduzir o risco desses defeitos.
Considerações sobre equipamentos e custos:
A seleção do gás também é influenciada pelo tipo de equipamento e pelo custo. Alguns gases podem exigir sistemas de fornecimento especiais ou custos mais elevados.
Para aplicações específicas, é recomendável trabalhar com um engenheiro de soldagem ou um fabricante profissional de equipamentos de soldagem a laser para obter aconselhamento profissional e otimizar o processo de soldagem.
Geralmente, são necessárias algumas experimentações e otimizações antes que a combinação final de gases seja selecionada.
Dependendo da aplicação específica, diferentes combinações de gases e parâmetros podem ser testados para encontrar as condições ideais de soldagem.
Coisas que você precisa saber sobre: soldagem a laser portátil
Máquina de solda a laser recomendada
Para otimizar suas tarefas de metalurgia e processamento de materiais, selecionar o equipamento certo é essencial. A MimoWork Laser recomendaMáquina de solda a laser portátilpara união precisa e eficiente de metais.
Alta capacidade e potência para diversas aplicações de soldagem
A máquina de solda a laser portátil de 2000 W é caracterizada por um tamanho pequeno, mas por uma qualidade de soldagem brilhante.
Uma fonte de laser de fibra estável e um cabo de fibra conectado proporcionam um fornecimento de feixe de laser seguro e estável.
Com alta potência, a soldagem a laser tipo buraco de fechadura é aperfeiçoável e permite uma junta de soldagem mais firme, mesmo em metais espessos.
Com uma aparência compacta e pequena, a máquina de solda a laser portátil é equipada com uma pistola de solda a laser portátil e móvel, que é leve e conveniente para aplicações de soldagem multilaser em qualquer ângulo e superfície.
Vários tipos opcionais de bicos de solda a laser e sistemas automáticos de alimentação de arame tornam a operação de soldagem a laser mais fácil e amigável para iniciantes.
A soldagem a laser de alta velocidade aumenta muito a eficiência e a produtividade da sua produção, ao mesmo tempo em que permite um excelente efeito de soldagem a laser.
Resumir
Em suma, a soldagem a laser precisa utilizar gás para proteger as áreas de soldagem, controlar a temperatura, melhorar a qualidade da solda e proteger os sistemas ópticos. A seleção dos tipos de gás e dos parâmetros de fornecimento adequados é um fator importante para garantir um processo de soldagem a laser eficiente e estável e obter resultados de soldagem de alta qualidade. Diferentes materiais e aplicações podem exigir diferentes tipos e proporções mistas para atender a requisitos específicos de soldagem.
Entre em contato conosco hoje mesmopara saber mais sobre nossos cortadores a laser e como eles podem otimizar seu processo de produção de corte.
Links relacionados
Alguma ideia sobre máquinas de solda a laser?
Horário da postagem: 13/01/2025