Lasersko varjenje je namenjeno predvsem izboljšanju učinkovitosti in kakovosti varjenja tankostenskih materialov in preciznih delov. Danes ne bomo govorili o prednostih laserskega varjenja, temveč se bomo osredotočili na pravilno uporabo zaščitnih plinov za lasersko varjenje.
Zakaj uporabljati zaščitni plin za lasersko varjenje?
Pri laserskem varjenju zaščitni plin vpliva na oblikovanje zvara, kakovost zvara, globino zvara in širino zvara. V večini primerov ima vpihovanje pomožnega plina pozitiven učinek na zvar, lahko pa ima tudi negativne učinke.
Pravilno pihanje zaščitnega plina vam bo pomagalo:
✦Učinkovito zaščitite varilno talino, da zmanjšate ali celo preprečite oksidacijo
✦Učinkovito zmanjšajte brizganje, ki nastane med varilnim procesom
✦Učinkovito zmanjšajte pore varjenja
✦Pomagajte pri enakomerni porazdelitvi varilne talilne med strjevanjem, tako da ima varilni šiv čist in gladek rob.
✦Zaščitni učinek kovinskega hlapovega oblaka ali plazemskega oblaka na laser se učinkovito zmanjša in poveča se efektivna izkoriščenost laserja.
Doklervrsta zaščitnega plina, pretok plina in izbira načina pihanjaČe so pravilni, lahko dosežete idealen učinek varjenja. Vendar pa lahko tudi nepravilna uporaba zaščitnega plina negativno vpliva na varjenje. Uporaba napačne vrste zaščitnega plina lahko povzroči škripanje v varu ali zmanjša mehanske lastnosti varjenja. Previsok ali prenizek pretok plina lahko povzroči resnejšo oksidacijo varjenja in resne zunanje motnje kovinskega materiala znotraj varilne talilne, kar povzroči porušitev varjenja ali neenakomerno oblikovanje.
Vrste zaščitnega plina
Pogosto uporabljeni zaščitni plini pri laserskem varjenju so predvsem N2, Ar in He. Njihove fizikalne in kemijske lastnosti se razlikujejo, zato se razlikujejo tudi njihovi učinki na varjene spoje.
Dušik (N2)
Ionizacijska energija N2 je zmerna, višja od energije Ar in nižja od energije He. Pod vplivom laserskega sevanja stopnja ionizacije N2 ostane enakomerna, kar lahko bolje zmanjša nastanek plazemskega oblaka in poveča učinkovito izkoriščenost laserja. Dušik lahko pri določeni temperaturi reagira z aluminijevimi zlitinami in ogljikovim jeklom ter tvori nitride, kar izboljša krhkost zvara in zmanjša žilavost ter močno negativno vpliva na mehanske lastnosti zvarnih spojev. Zato uporaba dušika pri varjenju aluminijevih zlitin in ogljikovega jekla ni priporočljiva.
Vendar pa lahko kemična reakcija med dušikom in nerjavnim jeklom, ki jo ustvari dušik, izboljša trdnost varjenega spoja, kar bo koristno za izboljšanje mehanskih lastnosti zvara, zato se pri varjenju nerjavnega jekla lahko uporablja dušik kot zaščitni plin.
Argon (Ar)
Ionizacijska energija argona je relativno nizka, njegova stopnja ionizacije pa se pod vplivom laserja poveča. Argon kot zaščitni plin torej ne more učinkovito nadzorovati nastajanja plazemskih oblakov, kar zmanjša efektivno izkoriščenost laserskega varjenja. Postavlja se vprašanje: ali je argon slab kandidat za uporabo pri varjenju kot zaščitni plin? Odgovor je ne. Argon je inertni plin, zato težko reagira z večino kovin, Ar pa je poceni za uporabo. Poleg tega je gostota Arga velika, kar bo ugodno vplivalo na potopitev na površino taline varilne kadi in jo bolje zaščitilo, zato se Argon lahko uporablja kot konvencionalni zaščitni plin.
Helij (He)
Za razliko od argona ima helij relativno visoko ionizacijsko energijo, ki lahko zlahka nadzoruje nastanek plazemskih oblakov. Hkrati helij ne reagira z nobeno kovino. Je resnično dobra izbira za lasersko varjenje. Edina težava je, da je helij relativno drag. Za proizvajalce, ki zagotavljajo množično proizvodnjo kovinskih izdelkov, bo helij močno povečal stroške proizvodnje. Zato se helij običajno uporablja v znanstvenih raziskavah ali izdelkih z zelo visoko dodano vrednostjo.
Kako vpihniti zaščitni plin?
Najprej je treba pojasniti, da je tako imenovana "oksidacija" zvara le splošno ime, ki se teoretično nanaša na kemično reakcijo med zvarom in škodljivimi sestavinami v zraku, kar vodi do poslabšanja zvara. Običajno zvar pri določeni temperaturi reagira s kisikom, dušikom in vodikom v zraku.
Da bi preprečili "oksidacijo" zvara, je treba zmanjšati ali se izogniti stiku med takimi škodljivimi komponentami in zvarno kovino pri visoki temperaturi, ki ni prisotna le v staljeni kovini, temveč v celotnem obdobju od trenutka, ko se zvarna kovina stopi, do trenutka, ko se staljena kovina strdi in se njena temperatura ohladi na določeno temperaturo.
Dva glavna načina vpihovanja zaščitnega plina
▶Eden piha zaščitni plin na stranski osi, kot je prikazano na sliki 1.
▶Druga je koaksialna metoda vpihovanja, kot je prikazano na sliki 2.
Slika 1.
Slika 2.
Izbira obeh metod vpihovanja je celovita obravnava številnih vidikov. Na splošno je priporočljivo uporabiti stransko vpihovanje zaščitnega plina.
Nekaj primerov laserskega varjenja
1. Varjenje z ravnim perlicami/linijami
Kot je prikazano na sliki 3, je oblika zvara izdelka linearna, oblika spoja pa je lahko sosednji spoj, prekrivajoči spoj, negativni kotni spoj ali prekrivajoči varilni spoj. Za to vrsto izdelka je bolje uporabiti stransko osno vpihovanje zaščitnega plina, kot je prikazano na sliki 1.
2. Varjenje tesne figure ali površine
Kot je prikazano na sliki 4, je oblika zvara izdelka zaprt vzorec, kot je ravninski obodni, ravninski večstranski, ravninski večsegmentni linearni vzorec itd. Oblika spoja je lahko sosednji spoj, prekrivajoči se spoj, prekrivajoče se varjenje itd. Za to vrsto izdelka je bolje uporabiti koaksialno metodo zaščitnega plina, kot je prikazano na sliki 2.
Izbira zaščitnega plina neposredno vpliva na kakovost varjenja, učinkovitost in stroške proizvodnje, vendar je zaradi raznolikosti varilnih materialov v dejanskem varilnem procesu izbira varilnega plina bolj zapletena in zahteva celovito upoštevanje varilnega materiala, metode varjenja, varilnega položaja in zahtev glede varilnega učinka. Z varilnimi preizkusi lahko izberete primernejši varilni plin za doseganje boljših rezultatov.
Zanima me lasersko varjenje in me zanima, kako izbrati zaščitni plin.
Sorodne povezave:
Čas objave: 10. oktober 2022