Skyddsgasens inverkan vid lasersvetsning
Vad kan rätt skyddsgas ge dig?
IVid lasersvetsning kan valet av skyddsgas ha en betydande inverkan på svetssömmens formation, kvalitet, djup och bredd.
I de allra flesta fall har införandet av skyddsgas en positiv effekt på svetssömmen medan felaktig användning av skyddsgas kan ha skadliga effekter på svetsningen.
De korrekta och felaktiga effekterna av att använda skyddsgasen är följande:
Korrekt användning
Felaktig användning
1. Effektivt skydd av svetsbadet
Korrekt tillförsel av skyddsgas kan effektivt skydda svetsbadet från oxidation eller till och med förhindra oxidation helt och hållet.
1. Försämring av svetsfogen
Felaktig tillförsel av skyddsgas kan resultera i dålig svetsfogkvalitet.
2. Minskning av stänk
Att korrekt tillföra skyddsgas kan effektivt minska stänk under svetsprocessen.
2. Sprickbildning och minskade mekaniska egenskaper
Att välja fel gastyp kan leda till sprickbildning i svetsfogarna och minskad mekanisk prestanda.
3. Jämn formation av svetsfogen
Korrekt tillförsel av skyddsgas främjar en jämn spridning av smältbadet under stelningen, vilket resulterar i en enhetlig och estetiskt tilltalande svetsfog.
3. Ökad oxidation eller interferens
Att välja fel gasflödeshastighet, oavsett om det är för högt eller för lågt, kan leda till ökad oxidation av svetssömmen. Det kan också orsaka allvarliga störningar i den smälta metallen, vilket resulterar i kollaps eller ojämn bildning av svetssömmen.
4. Ökad laseranvändning
Att korrekt införa skyddsgas kan effektivt minska den avskärmande effekten av metallångplymer eller plasmamoln på lasern, vilket ökar laserns effektivitet.
4. Otillräckligt skydd eller negativ påverkan
Att välja fel gasinföringsmetod kan leda till otillräckligt skydd av svetssömmen eller till och med ha en negativ effekt på svetssömmens bildande.
5. Minskning av svetsporositet
Korrekt införande av skyddsgas kan effektivt minimera bildandet av gasporer i svetssömmen. Genom att välja lämplig gastyp, flödeshastighet och införingsmetod kan ideala resultat uppnås.
5. Inverkan på svetsdjupet
Införandet av skyddsgas kan ha en viss inverkan på svetsdjupet, särskilt vid tunnplåtssvetsning, där det tenderar att minska svetsdjupet.
Olika typer av skyddsgas
De vanligaste skyddsgaserna vid lasersvetsning är kväve (N2), argon (Ar) och helium (He). Dessa gaser har olika fysikaliska och kemiska egenskaper, vilket resulterar i varierande effekter på svetssömmen.
1. Kväve (N2)
N2 har en måttlig joniseringsenergi, högre än Ar och lägre än He. Under laserns inverkan joniserar den i måttlig grad, vilket effektivt minskar bildandet av plasmamoln och ökar laserns utnyttjandegrad. Kväve kan dock reagera kemiskt med aluminiumlegeringar och kolstål vid vissa temperaturer och bilda nitrider. Detta kan öka svetsfogens sprödhet och minska segheten, vilket negativt påverkar dess mekaniska egenskaper. Därför rekommenderas inte användning av kväve som skyddsgas för aluminiumlegeringar och kolstålsvetsar. Å andra sidan kan kväve reagera med rostfritt stål och bilda nitrider som ökar svetsfogens hållfasthet. Därför kan kväve användas som skyddsgas för svetsning av rostfritt stål.
2. Argongas (Ar)
Argongas har den relativt lägsta joniseringsenergin, vilket resulterar i en högre joniseringsgrad under laserverkan. Detta är ogynnsamt för att kontrollera bildandet av plasmamoln och kan ha en viss inverkan på lasrarnas effektiva utnyttjande. Argon har dock mycket låg reaktivitet och det är osannolikt att den genomgår kemiska reaktioner med vanliga metaller. Dessutom är argon kostnadseffektivt. På grund av sin höga densitet sjunker argon dessutom ovanför smältbadet, vilket ger ett bättre skydd för smältbadet. Därför kan den användas som en konventionell skyddsgas.
3. Heliumgas (He)
Heliumgas har den högsta joniseringsenergin, vilket leder till en mycket låg joniseringsgrad under laserverkan. Det möjliggör bättre kontroll av plasmamolnbildning, och lasrar kan effektivt interagera med metaller. Dessutom har helium mycket låg reaktivitet och genomgår inte lätt kemiska reaktioner med metaller, vilket gör det till en utmärkt gas för svetsskydd. Kostnaden för helium är dock hög, så det används i allmänhet inte i massproduktion av produkter. Det används ofta inom vetenskaplig forskning eller för produkter med högt förädlingsvärde.
Två metoder för att använda skyddsgas
För närvarande finns det två huvudmetoder för att införa skyddsgas: sidoblåsning utanför axeln och koaxial skyddsgas, såsom visas i figur 1 respektive figur 2.
Figur 1: Skyddsgas som blåser utanför axeln
Figur 2: Koaxial skyddsgas
Valet mellan de två blåsmetoderna beror på olika överväganden.
I allmänhet rekommenderas det att använda sidoblåsningsmetoden utanför axeln för skyddsgas.
Hur man väljer rätt skyddsgas?
För det första är det viktigt att förtydliga att termen "oxidation" av svetsar är ett vardagligt uttryck. I teorin hänvisar den till försämring av svetskvaliteten på grund av kemiska reaktioner mellan svetsgodset och skadliga komponenter i luften, såsom syre, kväve och väte.
Att förhindra svetsoxidation innebär att minska eller undvika kontakt mellan dessa skadliga komponenter och högtemperatursvetsgodset. Detta högtemperaturtillstånd omfattar inte bara den smälta svetsgodset utan även hela perioden från det att svetsgodset smälter tills att badet stelnar och dess temperatur sjunker under ett visst tröskelvärde.
Svetsningsprocess
Till exempel, vid svetsning av titanlegeringar, när temperaturen är över 300 °C sker snabb väteabsorption; över 450 °C sker snabb syreabsorption; och över 600 °C sker snabb kväveabsorption.
Därför krävs effektivt skydd för titanlegeringssvetsen under den fas då den stelnar och dess temperatur sjunker under 300 °C för att förhindra oxidation. Baserat på beskrivningen ovan är det tydligt att den blåsta skyddsgasen behöver ge skydd inte bara till smältbadet vid lämplig tidpunkt utan även till det just stelnade området av svetsen. Därför är den sidoblåsningsmetod som visas i figur 1 generellt att föredra eftersom den erbjuder ett bredare skyddsområde jämfört med den koaxiella skyddsmetoden som visas i figur 2, särskilt för det just stelnade området av svetsen.
För vissa specifika produkter måste dock valet av metod göras baserat på produktens struktur och fogkonfiguration.
Specifikt val av metod för att införa skyddsgas
1. Rätlinjesvetsning
Om produktens svetsform är rak, som visas i figur 3, och skarvkonfigurationen inkluderar stumfogar, överlappningsfogar, kälsvetsar eller stapelsvetsar, är den föredragna metoden för denna typ av produkt den sidoblåsningsmetod som visas i figur 1, utanför axeln.
Figur 3: Rätlinjesvets
2. Planär sluten geometrisk svetsning
Som visas i figur 4 har svetsen i denna typ av produkt en sluten plan form, såsom en cirkulär, polygonal eller flersegmenterad linjeform. Skarvkonfigurationerna kan inkludera stumfogar, överlappsfogar eller stapelsvetsar. För denna typ av produkt är den föredragna metoden att använda den koaxiella skyddsgasen som visas i figur 2.
Figur 4: Planär, sluten geometrisk svetsfog
Valet av skyddsgas för svetsfogar med plan, sluten geometri påverkar direkt kvaliteten, effektiviteten och kostnaden för svetsproduktionen. På grund av mångfalden av svetsmaterial är valet av svetsgas dock komplext i faktiska svetsprocesser. Det kräver omfattande överväganden av svetsmaterial, svetsmetoder, svetspositioner och önskat svetsresultat. Valet av den lämpligaste svetsgasen kan bestämmas genom svetstester för att uppnå optimala svetsresultat.
Videodisplay | Blick för handhållen lasersvetsning
Lär dig mer om vad en handhållen lasersvets är
Den här videon förklarar vad en lasersvetsmaskin är och hur den fungerar.instruktioner och strukturer som du behöver känna till.
Detta är också din ultimata guide innan du köper en handhållen lasersvets.
Det finns grundläggande kompositioner för en 1000W 1500w 2000w lasersvetsmaskin.
Mångsidig lasersvetsning för olika krav
I den här videon demonstrerar vi flera svetsmetoder som du kan uppnå med en handhållen lasersvets. En handhållen lasersvets kan jämna ut spelplanen mellan en svetsnybörjare och en erfaren svetsmaskinsoperatör.
Vi erbjuder alternativ från 500w hela vägen upp till 3000w.
Rekommenderad handhållen lasersvets
Vanliga frågor
- Vid lasersvetsning är skyddsgas en viktig komponent som används för att skydda svetsområdet från atmosfärisk kontaminering. Den högintensiva laserstrålen som används vid denna typ av svetsning genererar en betydande mängd värme, vilket skapar en smält pöl av metall.
Inert gas används ofta för att skydda smältbadet under svetsprocessen i lasersvetsmaskiner. När vissa material svetsas kan ytoxidation inte beaktas. Men för de flesta tillämpningar används ofta helium, argon, kväve och andra gaser som skydd. Låt oss titta på varför lasersvetsmaskiner behöver skyddsgas vid svetsning.
Vid lasersvetsning påverkar skyddsgasen svetsformen, svetskvaliteten, svetspenetrationen och smältbredden. I de flesta fall har blåsning av skyddsgas en positiv inverkan på svetsen.
- Argon-heliumblandningarArgon-heliumblandningar: rekommenderas generellt för de flesta lasersvetsapplikationer för aluminium beroende på lasereffektnivå. Argon-syreblandningar: kan ge hög effektivitet och acceptabel svetskvalitet.
- Gaser som används vid design och tillämpning av gaslasrar är följande: koldioxid (CO2), helium-neon (H och Ne) och kväve (N).
Några frågor om handhållen lasersvetsning?
Publiceringstid: 19 maj 2023