อิทธิพลของก๊าซป้องกันในการเชื่อมด้วยเลเซอร์
Right Protective Gas สามารถช่วยคุณได้อย่างไรบ้าง?
Iในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ การเลือกใช้ก๊าซป้องกันสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อการก่อตัว คุณภาพ ความลึก และความกว้างของรอยเชื่อม
โดยส่วนใหญ่แล้ว การใช้ก๊าซป้องกันจะมีผลดีต่อรอยเชื่อม ในขณะที่การใช้ก๊าซป้องกันอย่างไม่เหมาะสมอาจส่งผลเสียต่อการเชื่อมได้
ผลดีและผลเสียของการใช้ก๊าซป้องกันมีดังต่อไปนี้:
การใช้งานที่ถูกต้อง
การใช้งานที่ไม่เหมาะสม
1. การปกป้องบ่อเชื่อมอย่างมีประสิทธิภาพ
การใช้ก๊าซป้องกันอย่างเหมาะสมสามารถช่วยปกป้องบ่อเชื่อมจากการออกซิเดชันได้อย่างมีประสิทธิภาพ หรือแม้กระทั่งป้องกันการเกิดออกซิเดชันได้อย่างสิ้นเชิง
1. การเสื่อมสภาพของรอยเชื่อม
การใช้ก๊าซป้องกันอย่างไม่เหมาะสมอาจส่งผลให้คุณภาพรอยเชื่อมไม่ดี
2. ลดการกระเด็นของสี
การใช้ก๊าซป้องกันอย่างถูกวิธีสามารถลดการกระเด็นของโลหะในระหว่างกระบวนการเชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ
2. การแตกร้าวและคุณสมบัติทางกลลดลง
การเลือกประเภทก๊าซที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้รอยเชื่อมแตกร้าวและประสิทธิภาพเชิงกลลดลง
3. การเชื่อมที่สม่ำเสมอ
การใช้ก๊าซป้องกันอย่างเหมาะสมจะช่วยส่งเสริมการกระจายตัวของบ่อหลอมโลหะอย่างสม่ำเสมอในระหว่างการแข็งตัว ส่งผลให้ได้รอยเชื่อมที่เรียบเนียนและสวยงาม
3. การเกิดออกซิเดชันหรือการรบกวนที่เพิ่มขึ้น
การเลือกอัตราการไหลของก๊าซที่ไม่เหมาะสม ไม่ว่าจะสูงเกินไปหรือต่ำเกินไป อาจทำให้เกิดการออกซิเดชันของรอยเชื่อมมากขึ้น นอกจากนี้ยังอาจทำให้เกิดความปั่นป่วนอย่างรุนแรงต่อโลหะหลอมเหลว ส่งผลให้รอยเชื่อมยุบตัวหรือเกิดการขึ้นรูปที่ไม่สม่ำเสมอได้
4. การใช้งานเลเซอร์ที่เพิ่มขึ้น
การใช้ก๊าซป้องกันอย่างถูกต้องสามารถลดผลกระทบจากการบดบังของไอโลหะหรือกลุ่มเมฆพลาสมาต่อเลเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้ประสิทธิภาพของเลเซอร์เพิ่มขึ้น
4. การป้องกันที่ไม่เพียงพอหรือผลกระทบเชิงลบ
การเลือกวิธีการป้อนก๊าซที่ไม่ถูกต้องอาจส่งผลให้การปกป้องรอยเชื่อมไม่เพียงพอ หรืออาจส่งผลเสียต่อการก่อตัวของรอยเชื่อมได้
5. การลดรูพรุนในรอยเชื่อม
การนำก๊าซป้องกันเข้าสู่รอยเชื่อมอย่างถูกต้องสามารถลดการเกิดรูพรุนของก๊าซในรอยเชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยการเลือกชนิดของก๊าซ อัตราการไหล และวิธีการนำเข้าที่เหมาะสม จะทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด
5. อิทธิพลต่อความลึกของการเชื่อม
การใช้ก๊าซป้องกันอาจส่งผลกระทบต่อความลึกของรอยเชื่อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเชื่อมแผ่นโลหะบาง ซึ่งมักจะทำให้ความลึกของรอยเชื่อมลดลง
ก๊าซป้องกันประเภทต่างๆ
ก๊าซป้องกันที่ใช้กันทั่วไปในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ได้แก่ ไนโตรเจน (N2) อาร์กอน (Ar) และฮีเลียม (He) ก๊าซเหล่านี้มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลต่อรอยเชื่อมแตกต่างกัน
1. ไนโตรเจน (N2)
ไนโตรเจน (N2) มีพลังงานไอออนไนเซชันปานกลาง สูงกว่าอาร์กอน (Ar) และต่ำกว่าฮีเลียม (He) ภายใต้การทำงานของเลเซอร์ ไนโตรเจนจะแตกตัวเป็นไอออนในระดับปานกลาง ช่วยลดการเกิดกลุ่มพลาสมาและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานเลเซอร์ อย่างไรก็ตาม ไนโตรเจนสามารถทำปฏิกิริยาทางเคมีกับโลหะผสมอะลูมิเนียมและเหล็กกล้าคาร์บอนที่อุณหภูมิบางระดับ ก่อให้เกิดไนไตรด์ ซึ่งอาจเพิ่มความเปราะและลดความเหนียวของรอยเชื่อม ส่งผลเสียต่อคุณสมบัติทางกล ดังนั้นจึงไม่แนะนำให้ใช้ไนโตรเจนเป็นก๊าซป้องกันสำหรับการเชื่อมโลหะผสมอะลูมิเนียมและเหล็กกล้าคาร์บอน ในทางกลับกัน ไนโตรเจนสามารถทำปฏิกิริยากับเหล็กกล้าไร้สนิม ก่อให้เกิดไนไตรด์ที่ช่วยเพิ่มความแข็งแรงของรอยเชื่อม ดังนั้นไนโตรเจนจึงสามารถใช้เป็นก๊าซป้องกันสำหรับการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมได้
2. ก๊าซอาร์กอน (Ar)
ก๊าซอาร์กอนมีพลังงานไอออนไนเซชันต่ำที่สุด ทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนในระดับสูงภายใต้การทำงานของเลเซอร์ ซึ่งไม่เอื้ออำนวยต่อการควบคุมการก่อตัวของกลุ่มพลาสมา และอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการใช้งานเลเซอร์ได้ อย่างไรก็ตาม อาร์กอนมีปฏิกิริยาต่ำมากและไม่น่าจะเกิดปฏิกิริยาเคมีกับโลหะทั่วไป นอกจากนี้ อาร์กอนยังมีราคาประหยัด และเนื่องจากมีความหนาแน่นสูง อาร์กอนจึงจมลงเหนือบ่อหลอมโลหะ ทำให้ได้รับการปกป้องที่ดีกว่า ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นก๊าซปกคลุมทั่วไปได้
3. ก๊าซฮีเลียม (He)
ก๊าซฮีเลียมมีพลังงานไอออนไนเซชันสูงสุด ส่งผลให้ระดับการแตกตัวเป็นไอออนภายใต้การทำงานของเลเซอร์ต่ำมาก จึงทำให้ควบคุมการก่อตัวของกลุ่มพลาสมาได้ดีขึ้น และเลเซอร์สามารถทำปฏิกิริยากับโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ฮีเลียมยังมีปฏิกิริยาต่ำมากและไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีกับโลหะได้ง่าย ทำให้เป็นก๊าซที่ยอดเยี่ยมสำหรับใช้ปกคลุมรอยเชื่อม อย่างไรก็ตาม ต้นทุนของฮีเลียมสูง จึงโดยทั่วไปแล้วจะไม่นำมาใช้ในการผลิตสินค้าจำนวนมาก มักใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์หรือสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูง
สองวิธีการใช้ก๊าซป้องกัน
ปัจจุบัน มีวิธีการหลักสองวิธีในการป้อนก๊าสปกคลุม ได้แก่ การเป่าด้านข้างแบบนอกแกน และการป้อนก๊าสปกคลุมแบบแกนร่วม ดังแสดงในรูปที่ 1 และรูปที่ 2 ตามลำดับ
รูปที่ 1: การเป่าก๊าสป้องกันด้านข้างแบบเฉียง
รูปที่ 2: ก๊าซป้องกันโคแอกเซียล
การเลือกใช้วิธีการเป่าลมแบบใดแบบหนึ่งนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ
โดยทั่วไป แนะนำให้ใช้วิธีการเป่าก๊าซปกคลุมด้านข้างแบบเฉียง
วิธีการเลือกใช้ก๊าซป้องกันที่เหมาะสม?
ประการแรก สิ่งสำคัญคือต้องชี้แจงว่าคำว่า "การเกิดออกซิเดชัน" ของรอยเชื่อมนั้นเป็นคำที่ใช้กันทั่วไป ในทางทฤษฎีแล้ว หมายถึงการเสื่อมคุณภาพของรอยเชื่อมเนื่องจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างโลหะเชื่อมกับส่วนประกอบที่เป็นอันตรายในอากาศ เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจน
การป้องกันการเกิดออกซิเดชันในรอยเชื่อมเกี่ยวข้องกับการลดหรือหลีกเลี่ยงการสัมผัสระหว่างส่วนประกอบที่เป็นอันตรายเหล่านี้กับโลหะเชื่อมที่มีอุณหภูมิสูง สภาวะอุณหภูมิสูงนี้ไม่เพียงแต่รวมถึงโลหะหลอมเหลวในบ่อเชื่อมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงช่วงเวลาทั้งหมดตั้งแต่โลหะเชื่อมหลอมเหลวจนกระทั่งบ่อเชื่อมแข็งตัวและอุณหภูมิลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนดด้วย
กระบวนการเชื่อม
ตัวอย่างเช่น ในการเชื่อมโลหะผสมไทเทเนียม เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 300°C จะเกิดการดูดซับไฮโดรเจนอย่างรวดเร็ว เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 450°C จะเกิดการดูดซับออกซิเจนอย่างรวดเร็ว และเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 600°C จะเกิดการดูดซับไนโตรเจนอย่างรวดเร็ว
ดังนั้น จึงจำเป็นต้องมีการป้องกันที่มีประสิทธิภาพสำหรับรอยเชื่อมโลหะผสมไทเทเนียมในช่วงที่โลหะแข็งตัวและอุณหภูมิลดลงต่ำกว่า 300°C เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน จากคำอธิบายข้างต้น จะเห็นได้ชัดว่าก๊าซปกคลุมที่เป่าเข้าไปนั้นจำเป็นต้องให้การป้องกันไม่เพียงแต่บริเวณบ่อหลอมโลหะในเวลาที่เหมาะสมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงบริเวณที่เพิ่งแข็งตัวของรอยเชื่อมด้วย ดังนั้น วิธีการเป่าด้านข้างแบบเฉียงที่แสดงในรูปที่ 1 จึงเป็นที่นิยมมากกว่า เนื่องจากให้การป้องกันที่ครอบคลุมมากกว่าเมื่อเทียบกับวิธีการเป่าแบบแกนร่วมที่แสดงในรูปที่ 2 โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่เพิ่งแข็งตัวของรอยเชื่อม
อย่างไรก็ตาม สำหรับผลิตภัณฑ์บางประเภท การเลือกวิธีการจะต้องพิจารณาจากโครงสร้างของผลิตภัณฑ์และการกำหนดค่าข้อต่อเป็นหลัก
การเลือกวิธีการนำก๊าซป้องกันเข้าสู่พื้นที่อย่างเฉพาะเจาะจง
1. การเชื่อมแบบเส้นตรง
หากรูปทรงรอยเชื่อมของผลิตภัณฑ์เป็นเส้นตรง ดังแสดงในรูปที่ 3 และการจัดเรียงรอยต่อประกอบด้วยรอยต่อชน รอยต่อทับซ้อน รอยเชื่อมมุม หรือรอยเชื่อมซ้อนกัน วิธีที่เหมาะสมสำหรับผลิตภัณฑ์ประเภทนี้คือวิธีการเป่าด้านข้างแบบเฉียง ดังแสดงในรูปที่ 1
รูปที่ 3: รอยเชื่อมแบบเส้นตรง
2. การเชื่อมแบบรูปทรงเรขาคณิตปิดระนาบ
ดังแสดงในรูปที่ 4 รอยเชื่อมในผลิตภัณฑ์ประเภทนี้มีรูปทรงระนาบปิด เช่น รูปวงกลม รูปหลายเหลี่ยม หรือรูปทรงเส้นตรงหลายส่วน การจัดเรียงรอยต่ออาจรวมถึงรอยต่อแบบชนกัน รอยต่อแบบซ้อนทับ หรือรอยเชื่อมแบบซ้อนกัน สำหรับผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ วิธีที่นิยมใช้คือการใช้ก๊าซปกคลุมแบบโคแอกเซียล ดังแสดงในรูปที่ 2
รูปที่ 4: รอยเชื่อมรูปทรงเรขาคณิตปิดระนาบ
การเลือกใช้ก๊าซปกคลุมสำหรับงานเชื่อมที่มีรูปทรงปิดและเรียบนั้นส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพ ประสิทธิภาพ และต้นทุนการผลิตงานเชื่อม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากวัสดุที่ใช้ในการเชื่อมมีความหลากหลาย การเลือกใช้ก๊าซเชื่อมจึงมีความซับซ้อนในกระบวนการเชื่อมจริง จำเป็นต้องพิจารณาอย่างรอบด้านถึงวัสดุที่ใช้ในการเชื่อม วิธีการเชื่อม ตำแหน่งการเชื่อม และผลลัพธ์การเชื่อมที่ต้องการ การเลือกก๊าซเชื่อมที่เหมาะสมที่สุดสามารถกำหนดได้จากการทดสอบการเชื่อมเพื่อให้ได้ผลลัพธ์การเชื่อมที่ดีที่สุด
จอแสดงผลวิดีโอ | ภาพรวมสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพกพา
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบพกพา
วิดีโอนี้อธิบายว่าเครื่องเชื่อมเลเซอร์คืออะไร และ...คำแนะนำและโครงสร้างที่คุณจำเป็นต้องรู้
นี่คือคู่มือฉบับสมบูรณ์ของคุณก่อนตัดสินใจซื้อเครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบพกพา
เครื่องเชื่อมเลเซอร์ขนาด 1000 วัตต์ 1500 วัตต์ และ 2000 วัตต์ มีส่วนประกอบพื้นฐานดังนี้
การเชื่อมด้วยเลเซอร์อเนกประสงค์สำหรับความต้องการที่หลากหลาย
ในวิดีโอนี้ เราจะสาธิตวิธีการเชื่อมหลายวิธีที่คุณสามารถทำได้ด้วยเครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบพกพา เครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบพกพาจะช่วยให้ผู้เริ่มต้นเชื่อมงานเชื่อมและผู้เชี่ยวชาญด้านการเชื่อมสามารถทำได้ง่ายขึ้น
เรามีให้เลือกตั้งแต่ 500 วัตต์ ไปจนถึง 3000 วัตต์
คำถามที่พบบ่อย
- ในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ก๊าสปกคลุมเป็นส่วนประกอบที่สำคัญมาก ใช้เพื่อปกป้องบริเวณเชื่อมจากการปนเปื้อนในบรรยากาศ ลำแสงเลเซอร์ความเข้มสูงที่ใช้ในการเชื่อมประเภทนี้สร้างความร้อนจำนวนมาก ทำให้เกิดโลหะหลอมเหลวเป็นแอ่ง
ก๊าสเฉื่อยถูกใช้บ่อยครั้งเพื่อปกป้องบ่อหลอมเหลวระหว่างกระบวนการเชื่อมด้วยเครื่องเชื่อมเลเซอร์ ในบางวัสดุ การเกิดออกซิเดชันที่พื้นผิวอาจไม่ใช่ปัจจัยที่ต้องพิจารณา อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ มักใช้ฮีเลียม อาร์กอน ไนโตรเจน และก๊าสอื่นๆ เป็นสารป้องกัน ต่อไปนี้เราจะมาดูกันว่าทำไมเครื่องเชื่อมเลเซอร์จึงต้องการก๊าสป้องกันขณะทำการเชื่อม
ในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ก๊าสปกคลุมจะมีผลต่อรูปทรงของรอยเชื่อม คุณภาพของรอยเชื่อม การแทรกซึม และความกว้างของการหลอมละลาย ในกรณีส่วนใหญ่ การเป่าก๊าสปกคลุมจะมีผลดีต่อรอยเชื่อม
- ส่วนผสมอาร์กอน-ฮีเลียมส่วนผสมอาร์กอน-ฮีเลียม: โดยทั่วไปแนะนำสำหรับงานเชื่อมเลเซอร์อะลูมิเนียมส่วนใหญ่ ขึ้นอยู่กับระดับกำลังเลเซอร์ ส่วนผสมอาร์กอน-ออกซิเจน: สามารถให้ประสิทธิภาพสูงและคุณภาพการเชื่อมที่ยอมรับได้
- ก๊าซที่ใช้ในการออกแบบและการใช้งานเลเซอร์ก๊าซ ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2), ฮีเลียม-นีออน (H และ Ne) และไนโตรเจน (N)
มีคำถามใดๆ เกี่ยวกับการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพกพาหรือไม่?
วันที่เผยแพร่: 19 พฤษภาคม 2023