A influência do gás protetor na soldagem a laser
O que a Right Protective Gas pode fazer por você?
INa soldagem a laser, a escolha do gás de proteção pode ter um impacto significativo na formação, qualidade, profundidade e largura da costura de solda.
Na grande maioria dos casos, a introdução de gás protetor tem um efeito positivo na costura de solda, enquanto o uso inadequado de gás protetor pode ter efeitos prejudiciais na soldagem.
Os efeitos adequados e inadequados do uso do gás protetor são os seguintes:
Uso adequado
Uso indevido
1. Proteção eficaz da poça de solda
A introdução adequada de gás protetor pode proteger eficazmente a poça de solda da oxidação ou até mesmo evitar a oxidação por completo.
1. Deterioração da costura de solda
A introdução inadequada de gás protetor pode resultar em baixa qualidade da solda.
2. Redução de respingos
A introdução correta do gás de proteção pode reduzir efetivamente os respingos durante o processo de soldagem.
2. Trincas e propriedades mecânicas reduzidas
A escolha do tipo errado de gás pode causar rachaduras na solda e diminuição do desempenho mecânico.
3. Formação uniforme da costura de solda
A introdução adequada do gás protetor promove a distribuição uniforme da poça de solda durante a solidificação, resultando em uma costura de solda uniforme e esteticamente agradável.
3. Aumento da oxidação ou interferência
Escolher a vazão de gás errada, seja muito alta ou muito baixa, pode levar ao aumento da oxidação da solda. Também pode causar graves perturbações no metal fundido, resultando em colapso ou formação irregular da solda.
4. Aumento da utilização do laser
A introdução correta do gás protetor pode reduzir efetivamente o efeito de blindagem das plumas de vapor metálico ou nuvens de plasma no laser, aumentando assim a eficiência do laser.
4. Proteção inadequada ou impacto negativo
A escolha do método errado de introdução de gás pode levar à proteção insuficiente da costura de solda ou até mesmo ter um efeito negativo na formação da costura de solda.
5. Redução da porosidade da solda
A introdução correta do gás de proteção pode minimizar eficazmente a formação de poros de gás na solda. Selecionando o tipo de gás, a vazão e o método de introdução adequados, é possível obter resultados ideais.
5. Influência na profundidade da solda
A introdução de gás protetor pode ter um certo impacto na profundidade da solda, especialmente na soldagem de chapa fina, onde tende a reduzir a profundidade da solda.
Vários tipos de gás de proteção
Os gases de proteção comumente utilizados na soldagem a laser são nitrogênio (N2), argônio (Ar) e hélio (He). Esses gases possuem diferentes propriedades físicas e químicas, resultando em efeitos variados na costura de solda.
1. Nitrogênio (N2)
O N2 possui energia de ionização moderada, superior à do Ar e inferior à do He. Sob a ação do laser, ele se ioniza em grau moderado, reduzindo efetivamente a formação de nuvens de plasma e aumentando a utilização do laser. No entanto, o nitrogênio pode reagir quimicamente com ligas de alumínio e aço carbono em determinadas temperaturas, formando nitretos. Isso pode aumentar a fragilidade e reduzir a tenacidade da solda, afetando negativamente suas propriedades mecânicas. Portanto, o uso de nitrogênio como gás de proteção para soldas de ligas de alumínio e aço carbono não é recomendado. Por outro lado, o nitrogênio pode reagir com aço inoxidável, formando nitretos que aumentam a resistência da junta soldada. Portanto, o nitrogênio pode ser usado como gás de proteção para soldagem de aço inoxidável.
2. Gás Argônio (Ar)
O gás argônio possui a energia de ionização relativamente mais baixa, resultando em um maior grau de ionização sob a ação do laser. Isso é desfavorável ao controle da formação de nuvens de plasma e pode ter um certo impacto na utilização eficaz dos lasers. No entanto, o argônio tem reatividade muito baixa e é improvável que sofra reações químicas com metais comuns. Além disso, o argônio é econômico. Além disso, devido à sua alta densidade, o argônio afunda acima da poça de fusão, proporcionando melhor proteção para a poça de fusão. Portanto, pode ser usado como um gás de proteção convencional.
3. Gás Hélio (He)
O gás hélio possui a maior energia de ionização, resultando em um grau muito baixo de ionização sob a ação do laser. Isso permite um melhor controle da formação de nuvens de plasma, e os lasers podem interagir efetivamente com metais. Além disso, o hélio tem reatividade muito baixa e não sofre reações químicas com metais, tornando-o um excelente gás para proteção de soldas. No entanto, o custo do hélio é alto, por isso geralmente não é utilizado na produção em massa de produtos. É comumente empregado em pesquisas científicas ou em produtos de alto valor agregado.
Dois métodos de uso de gás protetor
Atualmente, existem dois métodos principais para introdução de gás de proteção: sopro lateral fora do eixo e gás de proteção coaxial, conforme mostrado na Figura 1 e Figura 2, respectivamente.
Figura 1: Gás de proteção de sopro lateral fora do eixo
Figura 2: Gás de proteção coaxial
A escolha entre os dois métodos de sopro depende de várias considerações.
Em geral, é recomendado usar o método de sopro lateral fora do eixo para gás de proteção.
Como selecionar o gás de proteção adequado?
Primeiramente, é importante esclarecer que o termo "oxidação" de soldas é uma expressão coloquial. Em teoria, refere-se à deterioração da qualidade da solda devido a reações químicas entre o metal de solda e componentes nocivos presentes no ar, como oxigênio, nitrogênio e hidrogênio.
A prevenção da oxidação da solda envolve reduzir ou evitar o contato entre esses componentes nocivos e o metal de solda em alta temperatura. Esse estado de alta temperatura abrange não apenas o metal fundido da poça de solda, mas também todo o período desde a fusão do metal de solda até a solidificação da poça e sua temperatura cair abaixo de um determinado limite.
Processo de soldagem
Por exemplo, na soldagem de ligas de titânio, quando a temperatura está acima de 300°C, ocorre rápida absorção de hidrogênio; acima de 450°C, ocorre rápida absorção de oxigênio; e acima de 600°C, ocorre rápida absorção de nitrogênio.
Portanto, é necessária uma proteção eficaz para a solda de liga de titânio durante a fase de solidificação e sua temperatura cai abaixo de 300 °C para evitar a oxidação. Com base na descrição acima, fica claro que o gás de proteção soprado precisa fornecer proteção não apenas à poça de fusão no momento apropriado, mas também à região recém-solidificada da solda. Portanto, o método de sopro lateral fora do eixo mostrado na Figura 1 é geralmente preferido, pois oferece uma faixa de proteção mais ampla em comparação com o método de blindagem coaxial mostrado na Figura 2, especialmente para a região recém-solidificada da solda.
Entretanto, para certos produtos específicos, a escolha do método precisa ser feita com base na estrutura do produto e na configuração da junta.
Seleção Específica do Método de Introdução de Gás Protetor
1. Solda em linha reta
Se o formato da solda do produto for reto, como mostrado na Figura 3, e a configuração da junta incluir juntas de topo, juntas sobrepostas, soldas de filete ou soldas de pilha, o método preferido para esse tipo de produto é o método de sopro lateral fora do eixo, mostrado na Figura 1.
Figura 3: Solda em linha reta
2. Solda de Geometria Planar Fechada
Conforme mostrado na Figura 4, a solda neste tipo de produto tem um formato plano fechado, como uma forma circular, poligonal ou de linha multissegmentada. As configurações de junta podem incluir juntas de topo, juntas sobrepostas ou soldas em pilha. Para este tipo de produto, o método preferencial é usar o gás de proteção coaxial mostrado na Figura 2.
Figura 4: Solda de Geometria Planar Fechada
A seleção do gás de proteção para soldas de geometria plana fechada afeta diretamente a qualidade, a eficiência e o custo da produção de soldagem. No entanto, devido à diversidade de materiais de soldagem, a seleção do gás de soldagem é complexa nos processos de soldagem reais. Requer uma análise abrangente dos materiais de soldagem, métodos de soldagem, posições de soldagem e o resultado desejado. A seleção do gás de soldagem mais adequado pode ser determinada por meio de testes de soldagem para obter resultados de soldagem ideais.
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Perguntas frequentes
- Na soldagem a laser, o gás de proteção é um componente essencial usado para proteger a área soldada da contaminação atmosférica. O feixe de laser de alta intensidade usado neste tipo de soldagem gera uma quantidade significativa de calor, criando uma poça de metal fundido.
Gás inerte é frequentemente usado para proteger a poça de fusão durante o processo de soldagem de máquinas de solda a laser. Quando alguns materiais são soldados, a oxidação da superfície pode não ser considerada. No entanto, para a maioria das aplicações, hélio, argônio, nitrogênio e outros gases são frequentemente usados como proteção. A seguir, vamos dar uma olhada nos motivos pelos quais as máquinas de solda a laser precisam de gás de proteção durante a soldagem.
Na soldagem a laser, o gás de proteção afeta o formato, a qualidade, a penetração e a largura da solda. Na maioria dos casos, o sopro do gás de proteção tem um impacto positivo na solda.
- Misturas de Argônio-HélioMisturas de Argônio-Hélio: geralmente recomendadas para a maioria das aplicações de soldagem a laser de alumínio, dependendo do nível de potência do laser. Misturas de Argônio-Oxigênio: podem proporcionar alta eficiência e qualidade de soldagem aceitável.
- Os gases usados no projeto e na aplicação de lasers de gás são os seguintes: dióxido de carbono (CO2), hélio-neônio (H e Ne) e nitrogênio (N).
Alguma dúvida sobre soldagem a laser portátil?
Horário de publicação: 19 de maio de 2023