Лазерная сварка в основном направлена на повышение эффективности и качества сварки тонкостенных материалов и прецизионных деталей. Сегодня мы не будем говорить о преимуществах лазерной сварки, а сосредоточимся на правильном использовании защитных газов при лазерной сварке.
Зачем использовать защитный газ при лазерной сварке?
При лазерной сварке защитный газ влияет на формирование сварного шва, качество сварного шва, глубину и ширину сварного шва. В большинстве случаев подача вспомогательного газа оказывает положительное воздействие на сварной шов, но может также привести к неблагоприятным последствиям.
Правильное использование защитного газа поможет вам:
✦Эффективная защита сварочной ванны позволяет уменьшить или даже предотвратить окисление.
✦Эффективно снижает разбрызгивание, возникающее в процессе сварки.
✦Эффективно уменьшает пористость сварного шва.
✦Способствуйте равномерному распределению сварочной ванны при затвердении, чтобы сварочный шов имел чистый и гладкий край.
✦Эффективно снижается экранирующее воздействие плазменного факела или облака металлических паров на лазер, что повышает коэффициент эффективного использования лазера.
Покавыбор типа защитного газа, расхода газа и режима продувки.Если все верно, можно добиться идеального эффекта сварки. Однако неправильное использование защитного газа также может негативно повлиять на сварку. Использование неподходящего типа защитного газа может привести к скрипу в сварном шве или снижению механических свойств сварного шва. Слишком высокая или слишком низкая скорость потока газа может привести к более серьезному окислению сварного шва и серьезному внешнему воздействию на металлический материал внутри сварочной ванны, что приведет к разрушению сварного шва или неравномерной формовке.
Виды защитного газа
В качестве защитных газов при лазерной сварке обычно используются N2, Ar и He. Их физико-химические свойства различаются, поэтому и их воздействие на сварные швы также различно.
Азот (N2)
Энергия ионизации N2 умеренная, выше, чем у Ar, и ниже, чем у He. Под воздействием лазерного излучения степень ионизации N2 остается стабильной, что позволяет лучше уменьшить образование плазменного облака и повысить эффективность использования лазера. Азот может реагировать с алюминиевыми сплавами и углеродистой сталью при определенной температуре, образуя нитриды, что повышает хрупкость сварного шва и снижает его ударную вязкость, оказывая значительное негативное воздействие на механические свойства сварных соединений. Поэтому использование азота при сварке алюминиевых сплавов и углеродистой стали не рекомендуется.
Однако химическая реакция между азотом и нержавеющей сталью, возникающая под действием азота, может повысить прочность сварного соединения, что, в свою очередь, способствует улучшению механических свойств сварного шва, поэтому при сварке нержавеющей стали в качестве защитного газа можно использовать азот.
Аргон (Ar)
Энергия ионизации аргона относительно низка, и степень его ионизации повышается под действием лазера. Следовательно, аргон, как защитный газ, не может эффективно контролировать образование плазменных облаков, что снижает эффективность лазерной сварки. Возникает вопрос: является ли аргон плохим кандидатом для использования в качестве защитного газа при сварке? Ответ — нет. Будучи инертным газом, аргон трудно вступает в реакцию с большинством металлов, и его использование обходится дешево. Кроме того, высокая плотность аргона способствует его оседанию на поверхность расплавленной ванны и обеспечивает лучшую защиту сварочной ванны, поэтому аргон можно использовать в качестве обычного защитного газа.
Гелий (He)
В отличие от аргона, гелий обладает относительно высокой энергией ионизации, что позволяет легко контролировать образование плазменных облаков. При этом гелий не вступает в реакцию ни с какими металлами. Это действительно хороший выбор для лазерной сварки. Единственная проблема заключается в том, что гелий относительно дорог. Для производителей, выпускающих металлопродукцию массового производства, гелий значительно увеличит себестоимость продукции. Поэтому гелий обычно используется в научных исследованиях или для производства продукции с очень высокой добавленной стоимостью.
Как продуть защитный газ?
Прежде всего, следует уточнить, что так называемое «окисление» сварного шва — это лишь общепринятое название, которое теоретически относится к химической реакции между сварным швом и вредными компонентами воздуха, приводящей к разрушению сварного шва. Обычно металл сварного шва реагирует с кислородом, азотом и водородом воздуха при определенной температуре.
Для предотвращения «окисления» сварного шва необходимо уменьшить или избежать контакта таких вредных компонентов со сварочным металлом при высоких температурах, то есть не только в расплавленном металле, но и на протяжении всего периода от момента расплавления металла до его затвердевания и охлаждения до определенной температуры.
Два основных способа продувки защитного газа
▶Один из способов — подача защитного газа вдоль боковой оси, как показано на рисунке 1.
▶Другой метод — это коаксиальное продувание, как показано на рисунке 2.
Рисунок 1.
Рисунок 2.
Выбор конкретного метода продувки защитным газом требует всестороннего рассмотрения множества аспектов. В целом, рекомендуется использовать метод боковой продувки защитным газом.
Несколько примеров лазерной сварки
1. Прямая сварка валов/линий
Как показано на рисунке 3, форма сварного шва изделия линейная, а форма соединения может быть стыковым, нахлесточным, угловым или перекрывающимся. Для этого типа изделий лучше использовать боковую подачу защитного газа, как показано на рисунке 1.
2. Сварка отдельных участков или зон.
Как показано на рисунке 4, форма сварного шва изделия представляет собой замкнутую структуру, такую как плоская окружность, плоская многосторонняя форма, плоская многосегментная линейная форма и т. д. Форма соединения может быть стыковой, нахлесточной, перекрывающейся сваркой и т. д. Для данного типа изделий предпочтительнее использовать метод коаксиальной защиты газом, как показано на рисунке 2.
Выбор защитного газа напрямую влияет на качество сварки, эффективность и себестоимость производства, но из-за разнообразия свариваемых материалов в реальном процессе сварки выбор сварочного газа является более сложной задачей и требует всестороннего учета материала сварки, метода сварки, положения сварки, а также требований к результату сварки. Проведение сварочных испытаний позволяет выбрать наиболее подходящий сварочный газ для достижения лучших результатов.
Интересуюсь лазерной сваркой и готов изучить выбор защитного газа.
Ссылки по теме:
Дата публикации: 10 октября 2022 г.