Vpliv zaščitnega plina pri laserskem varjenju
Kaj vam lahko prinese pravi zaščitni plin?
IPri laserskem varjenju lahko izbira zaščitnega plina pomembno vpliva na nastanek, kakovost, globino in širino varjenega šiva.
V veliki večini primerov ima uvedba zaščitnega plina pozitiven učinek na varilni šiv, medtem ko ima lahko nepravilna uporaba zaščitnega plina škodljive učinke na varjenje.
Pravilni in nepravilni učinki uporabe zaščitnega plina so naslednji:
Pravilna uporaba
Nepravilna uporaba
1. Učinkovita zaščita varilne talilne
Pravilna uporaba zaščitnega plina lahko učinkovito zaščiti varilno talino pred oksidacijo ali celo popolnoma prepreči oksidacijo.
1. Poslabšanje varjenega šiva
Nepravilen dovod zaščitnega plina lahko povzroči slabo kakovost varjenega šiva.
2. Zmanjšanje brizganja
Pravilno dovajanje zaščitnega plina lahko učinkovito zmanjša brizganje med varjenjem.
2. Razpoke in zmanjšane mehanske lastnosti
Izbira napačne vrste plina lahko povzroči razpoke v varjenih šivih in zmanjšano mehansko delovanje.
3. Enakomerna tvorba varilnega šiva
Pravilen dovod zaščitnega plina spodbuja enakomerno porazdelitev varilne taline med strjevanjem, kar ima za posledico enakomeren in estetsko privlačen varilni šiv.
3. Povečana oksidacija ali motnje
Izbira napačnega pretoka plina, bodisi previsoke ali prenizke, lahko povzroči povečano oksidacijo zvara. Prav tako lahko povzroči hude motnje v staljeni kovini, kar ima za posledico porušitev ali neenakomerno oblikovanje zvara.
4. Povečana uporaba laserja
Pravilna uporaba zaščitnega plina lahko učinkovito zmanjša zaščitni učinek kovinskih hlapov ali plazemskih oblakov na laser in s tem poveča učinkovitost laserja.
4. Neustrezna zaščita ali negativni vpliv
Izbira napačne metode dovajanja plina lahko povzroči nezadostno zaščito varjenega šiva ali celo negativno vpliva na nastanek varjenega šiva.
5. Zmanjšanje poroznosti zvara
Pravilno dovajanje zaščitnega plina lahko učinkovito zmanjša nastanek plinskih por v varjenem šivu. Z izbiro ustrezne vrste plina, pretoka in načina dovajanja je mogoče doseči idealne rezultate.
5. Vpliv na globino varjenja
Uvedba zaščitnega plina lahko vpliva na globino zvara, zlasti pri varjenju tankih plošč, kjer ponavadi zmanjša globino zvara.
Različne vrste zaščitnega plina
Najpogosteje uporabljeni zaščitni plini pri laserskem varjenju so dušik (N2), argon (Ar) in helij (He). Ti plini imajo različne fizikalne in kemijske lastnosti, kar ima za posledico različne učinke na varilni šiv.
1. Dušik (N2)
N2 ima zmerno ionizacijsko energijo, višjo od Ar in nižjo od He. Pod delovanjem laserja ionizira do zmerne stopnje, kar učinkovito zmanjša nastanek plazemskih oblakov in poveča izkoriščenost laserja. Vendar pa lahko dušik pri določenih temperaturah kemično reagira z aluminijevimi zlitinami in ogljikovim jeklom ter tvori nitride. To lahko poveča krhkost in zmanjša žilavost zvara, kar negativno vpliva na njegove mehanske lastnosti. Zato uporaba dušika kot zaščitnega plina za zvare aluminijevih zlitin in ogljikovega jekla ni priporočljiva. Po drugi strani pa lahko dušik reagira z nerjavnim jeklom in tvori nitride, ki povečajo trdnost zvara. Zato se lahko dušik uporablja kot zaščitni plin za varjenje nerjavnega jekla.
2. Argonski plin (Ar)
Argon ima relativno najnižjo energijo ionizacije, kar ima za posledico višjo stopnjo ionizacije pod vplivom laserja. To je neugodno za nadzor nastajanja plazemskih oblakov in lahko vpliva na učinkovito izrabo laserjev. Vendar pa ima argon zelo nizko reaktivnost in verjetno ne bo kemijsko reagiral z običajnimi kovinami. Poleg tega je argon stroškovno učinkovit. Zaradi visoke gostote se argon zaradi svoje visoke gostote spusti nad varilno kad in zagotavlja boljšo zaščito varilne kadi. Zato se lahko uporablja kot običajen zaščitni plin.
3. Helijev plin (He)
Helij ima najvišjo ionizacijsko energijo, kar vodi do zelo nizke stopnje ionizacije pod vplivom laserja. Omogoča boljši nadzor nad nastajanjem plazemskih oblakov, laserji pa lahko učinkovito interagirajo s kovinami. Poleg tega ima helij zelo nizko reaktivnost in ne reagira zlahka s kovinami v kemičnih reakcijah, zaradi česar je odličen plin za zaščito varjenja. Vendar so stroški helija visoki, zato se običajno ne uporablja v množični proizvodnji izdelkov. Pogosto se uporablja v znanstvenih raziskavah ali za izdelke z visoko dodano vrednostjo.
Dva načina uporabe zaščitnega plina
Trenutno obstajata dve glavni metodi za vbrizgavanje zaščitnega plina: vpihovanje s strani osi in koaksialni zaščitni plin, kot je prikazano na sliki 1 oziroma sliki 2.
Slika 1: Vpihovanje zaščitnega plina izven osi s strani
Slika 2: Koaksialni zaščitni plin
Izbira med obema metodama pihanja je odvisna od različnih dejavnikov.
Na splošno je priporočljivo uporabljati metodo stranskega vpihovanja izven osi za zaščitni plin.
Kako izbrati pravi zaščitni plin?
Najprej je pomembno pojasniti, da je izraz "oksidacija" zvarov pogovorni izraz. Teoretično se nanaša na poslabšanje kakovosti zvara zaradi kemičnih reakcij med kovino zvara in škodljivimi sestavinami v zraku, kot so kisik, dušik in vodik.
Preprečevanje oksidacije varjenja vključuje zmanjšanje ali izogibanje stiku med temi škodljivimi komponentami in visokotemperaturno kovino varjenja. To visokotemperaturno stanje vključuje ne le staljeno kovino varilne talilne, temveč celotno obdobje od taljenja varilne kovine do strjevanja talilne talilne in znižanja njene temperature pod določen prag.
Postopek varjenja
Na primer, pri varjenju titanovih zlitin, ko je temperatura nad 300 °C, pride do hitre absorpcije vodika; nad 450 °C pride do hitre absorpcije kisika; in nad 600 °C pride do hitre absorpcije dušika.
Zato je za var iz titanove zlitine potrebna učinkovita zaščita v fazi strjevanja in padec temperature pod 300 °C, da se prepreči oksidacija. Na podlagi zgornjega opisa je jasno, da mora vpihovanje zaščitnega plina zagotavljati zaščito ne le varilne taline ob ustreznem času, temveč tudi pravkar strjenega območja varjenja. Zato je metoda stranskega vpihovanja izven osi, prikazana na sliki 1, na splošno prednostna, ker ponuja širši razpon zaščite v primerjavi s koaksialno metodo zaščite, prikazano na sliki 2, zlasti za pravkar strjeno območje varjenja.
Vendar pa je treba pri nekaterih specifičnih izdelkih izbiro metode opraviti na podlagi strukture izdelka in konfiguracije spoja.
Specifična izbira metode uvajanja zaščitnega plina
1. Ravno linijsko varjenje
Če je oblika zvara izdelka ravna, kot je prikazano na sliki 3, in konfiguracija spoja vključuje čelne spoje, prekrivajoče spoje, kotne zvare ali skladovne zvare, je za to vrsto izdelka prednostna metoda izvenosnega stranskega vpiha, prikazana na sliki 1.
Slika 3: Ravni var
2. Zvar z ravninsko zaprto geometrijo
Kot je prikazano na sliki 4, ima var pri tej vrsti izdelka zaprto ravninsko obliko, na primer krožno, poligonalno ali večsegmentno linijsko obliko. Konfiguracije spojev lahko vključujejo čelne spoje, prekrivajoče spoje ali skladovne vare. Za to vrsto izdelka je najprimernejša metoda uporaba koaksialnega zaščitnega plina, prikazanega na sliki 2.
Slika 4: Zvar z ravninsko zaprto geometrijo
Izbira zaščitnega plina za varjenje ravninskih zvarov z zaprto geometrijo neposredno vpliva na kakovost, učinkovitost in stroške varjenja. Vendar pa je zaradi raznolikosti varilnih materialov izbira varilnega plina v dejanskih varilnih procesih kompleksna. Zahteva celovito upoštevanje varilnih materialov, varilnih metod, varilnih položajev in želenega varilnega rezultata. Izbira najprimernejšega varilnega plina se lahko določi z varilnimi preizkusi za doseganje optimalnih rezultatov varjenja.
Video prikaz | Pogled na ročno lasersko varjenje
Več o tem, kaj je ročni laserski varilni aparat
Ta videoposnetek pojasnjuje, kaj je laserski varilni stroj in kako deluje.navodila in strukture, ki jih morate poznati.
To je tudi vaš najboljši vodnik pred nakupom ročnega laserskega varilnega aparata.
Obstajajo osnovne sestave laserskega varilnega stroja z močjo 1000 W, 1500 W in 2000 W.
Vsestransko lasersko varjenje za različne zahteve
V tem videoposnetku prikazujemo več metod varjenja, ki jih lahko dosežete z ročnim laserskim varilnim aparatom. Ročni laserski varilni aparat lahko izenači pogoje med varilnim začetnikom in izkušenim upravljavcem varilnega stroja.
Ponujamo možnosti od 500 W pa vse do 3000 W.
Pogosta vprašanja
- Pri laserskem varjenju je zaščitni plin ključna komponenta, ki se uporablja za zaščito varjenega območja pred atmosferskim onesnaženjem. Visokointenzivni laserski žarek, ki se uporablja pri tej vrsti varjenja, ustvarja znatno količino toplote in ustvarja staljeno kovinsko lužo.
Inertni plin se pogosto uporablja za zaščito staljene talilne kadi med varjenjem pri laserskih varilnih strojih. Pri varjenju nekaterih materialov površinska oksidacija morda ne pride v poštev. Vendar pa se za večino aplikacij kot zaščita pogosto uporabljajo helij, argon, dušik in drugi plini. V nadaljevanju si poglejmo, zakaj laserski varilni stroji potrebujejo zaščitni plin pri varjenju.
Pri laserskem varjenju zaščitni plin vpliva na obliko zvara, kakovost zvara, penetracijo zvara in širino taljenja. V večini primerov ima vpihovanje zaščitnega plina pozitiven vpliv na zvar.
- Mešanice argona in helijaMešanice argona in helija: na splošno priporočljive za večino aplikacij laserskega varjenja aluminija, odvisno od ravni moči laserja. Mešanice argona in kisika: lahko zagotavljajo visoko učinkovitost in sprejemljivo kakovost varjenja.
- Plini, ki se uporabljajo pri načrtovanju in uporabi plinskih laserjev, so naslednji: ogljikov dioksid (CO2), helij-neon (H in Ne) in dušik (N).
Imate vprašanja o ročnem laserskem varjenju?
Čas objave: 19. maj 2023