Вплив захисного газу при лазерному зварюванні
Що може дати вам правильний захисний газ?
IПри лазерному зварюванні вибір захисного газу може суттєво впливати на формування, якість, глибину та ширину зварного шва.
У переважній більшості випадків введення захисного газу позитивно впливає на зварний шов, тоді як неправильне використання захисного газу може мати негативний вплив на зварювання.
Належні та неналежні наслідки використання захисного газу такі:
Правильне використання
Неправильне використання
1. Ефективний захист зварювальної ванни
Правильне введення захисного газу може ефективно захистити зварювальну ванну від окислення або навіть повністю запобігти окисленню.
1. Погіршення стану зварного шва
Неправильне введення захисного газу може призвести до погіршення якості зварного шва.
2. Зменшення розбризкування
Правильна подача захисного газу може ефективно зменшити розбризкування під час зварювання.
2. Розтріскування та зниження механічних властивостей
Вибір неправильного типу газу може призвести до розтріскування зварного шва та зниження механічних характеристик.
3. Рівномірне формування зварного шва
Правильна подача захисного газу сприяє рівномірному розподілу зварювальної ванни під час затвердіння, що призводить до отримання рівномірного та естетично привабливого зварного шва.
3. Підвищене окислення або перешкоди
Неправильний вибір швидкості потоку газу, занадто високої або занадто низької, може призвести до посиленого окислення зварного шва. Це також може спричинити серйозні порушення розплавленого металу, що призведе до руйнування або нерівномірного формування зварного шва.
4. Збільшення використання лазера
Правильне введення захисного газу може ефективно зменшити захисний ефект шлейфів металевої пари або плазмових хмар на лазер, тим самим підвищуючи його ефективність.
4. Недостатній захист або негативний вплив
Вибір неправильного методу подачі газу може призвести до недостатнього захисту зварного шва або навіть негативно вплинути на формування зварного шва.
5. Зменшення пористості зварного шва
Правильне введення захисного газу може ефективно мінімізувати утворення газових пор у зварному шві. Вибравши відповідний тип газу, швидкість потоку та спосіб введення, можна досягти ідеальних результатів.
5. Вплив на глибину зварного шва
Введення захисного газу може мати певний вплив на глибину зварного шва, особливо при зварюванні тонких пластин, де він має тенденцію до зменшення глибини зварного шва.
Різні типи захисного газу
Зазвичай у лазерному зварюванні використовуються захисні гази – це азот (N2), аргон (Ar) та гелій (He). Ці гази мають різні фізичні та хімічні властивості, що призводить до різного впливу на зварний шов.
1. Азот (N2)
N2 має помірну енергію іонізації, вищу, ніж у Ar, і нижчу, ніж у He. Під дією лазера він іонізується до помірного ступеня, ефективно зменшуючи утворення плазмових хмар і збільшуючи коефіцієнт використання лазера. Однак азот може хімічно реагувати з алюмінієвими сплавами та вуглецевою сталлю за певних температур, утворюючи нітриди. Це може збільшити крихкість і знизити в'язкість зварного шва, негативно впливаючи на його механічні властивості. Тому використання азоту як захисного газу для зварних швів алюмінієвих сплавів та вуглецевої сталі не рекомендується. З іншого боку, азот може реагувати з нержавіючою сталлю, утворюючи нітриди, які підвищують міцність зварного з'єднання. Тому азот можна використовувати як захисний газ для зварювання нержавіючої сталі.
2. Аргоновий газ (Ar)
Аргон має відносно найнижчу енергію іонізації, що призводить до вищого ступеня іонізації під дією лазера. Це несприятливо для контролю утворення плазмових хмар і може певним чином впливати на ефективне використання лазерів. Однак аргон має дуже низьку реакційну здатність і навряд чи вступає в хімічні реакції зі звичайними металами. Крім того, аргон є економічно ефективним. Крім того, завдяки своїй високій щільності аргон опускається над зварювальною ванною, забезпечуючи кращий захист зварювальної ванни. Тому його можна використовувати як звичайний захисний газ.
3. Газ гелій (He)
Гелій має найвищу енергію іонізації, що призводить до дуже низького ступеня іонізації під впливом лазера. Це дозволяє краще контролювати утворення плазмової хмари, а лазери можуть ефективно взаємодіяти з металами. Крім того, гелій має дуже низьку реакційну здатність і нелегко вступає в хімічні реакції з металами, що робить його чудовим газом для захисту зварних швів. Однак вартість гелію висока, тому він зазвичай не використовується в масовому виробництві продукції. Його зазвичай використовують у наукових дослідженнях або для виробництва продукції з високою доданою вартістю.
Два методи використання захисного газу
Наразі існує два основних методи подачі захисного газу: позаосьове бокове обдування та коаксіальний захисний газ, як показано на рисунку 1 та рисунку 2 відповідно.
Рисунок 1: Захисний газ, що продувається поза осею збоку
Рисунок 2: Коаксіальний захисний газ
Вибір між двома способами видування залежить від різних міркувань.
Загалом, рекомендується використовувати метод позаосьового бокового обдування для захисного газу.
Як вибрати правильний захисний газ?
По-перше, важливо уточнити, що термін «окислення» зварних швів є розмовним виразом. Теоретично він стосується погіршення якості зварного шва внаслідок хімічних реакцій між металом шва та шкідливими компонентами повітря, такими як кисень, азот та водень.
Запобігання окисленню зварного шва передбачає зменшення або уникнення контакту між цими шкідливими компонентами та високотемпературним металом зварного шва. Цей високотемпературний стан включає не лише розплавлений метал зварної ванни, але й весь період від моменту плавлення зварного металу до моменту затвердіння ванни та зниження її температури нижче певного порогу.
Процес зварювання
Наприклад, під час зварювання титанових сплавів, коли температура вище 300°C, відбувається швидке поглинання водню; вище 450°C – швидке поглинання кисню; а вище 600°C – швидке поглинання азоту.
Отже, для зварного шва титанового сплаву потрібен ефективний захист протягом фази, коли він твердне та його температура падає нижче 300°C, щоб запобігти окисленню. Виходячи з вищенаведеного опису, очевидно, що захисний газ, що продувається, повинен забезпечувати захист не лише зварювальної ванни у відповідний момент, але й щойно затверділої області зварного шва. Отже, метод позаосьового бокового обдування, показаний на рисунку 1, загалом є кращим, оскільки він пропонує ширший діапазон захисту порівняно з коаксіальним методом екранування, показаним на рисунку 2, особливо для щойно затверділої області зварного шва.
Однак, для деяких конкретних виробів вибір методу необхідно здійснювати на основі структури виробу та конфігурації з'єднання.
Спеціальний вибір методу введення захисного газу
1. Прямолінійне зварювання
Якщо форма зварного шва виробу пряма, як показано на рисунку 3, а конфігурація з'єднання включає стикові з'єднання, з'єднання внахлест, кутові зварні шви або зварні шви в кілька шарів, то кращим методом для цього типу виробу є метод позаосьового бокового видування, показаний на рисунку 1.
Рисунок 3: Прямолінійний зварний шов
2. Плоский зварний шов із замкнутою геометрією
Як показано на рисунку 4, зварний шов у цьому типі виробу має замкнуту площинну форму, таку як кругла, багатокутна або багатосегментна лінія. Конфігурації з'єднань можуть включати стикові з'єднання, з'єднання внахлест або зварні шви в кілька шарів. Для цього типу виробу кращим методом є використання коаксіального захисного газу, показаного на рисунку 2.
Рисунок 4: Плоский зварний шов із замкнутою геометрією
Вибір захисного газу для зварних швів із плоскою замкнутою геометрією безпосередньо впливає на якість, ефективність та вартість зварювального виробництва. Однак, через різноманітність зварювальних матеріалів, вибір зварювального газу є складним у реальних зварювальних процесах. Він вимагає всебічного врахування зварювальних матеріалів, методів зварювання, положень зварювання та бажаного результату зварювання. Вибір найбільш підходящого зварювального газу може бути визначений за допомогою зварювальних випробувань для досягнення оптимальних результатів зварювання.
Відео дисплей | Огляд ручного лазерного зварювання
Дізнайтеся більше про те, що таке ручний лазерний зварювальний апарат
У цьому відео пояснюється, що таке лазерний зварювальний апарат іінструкції та структури, які вам потрібно знати.
Це також ваш найкращий посібник перед покупкою ручного лазерного зварювального апарату.
Існують основні складові лазерного зварювального апарату потужністю 1000 Вт, 1500 Вт і 2000 Вт.
Універсальне лазерне зварювання для різноманітних потреб
У цьому відео ми демонструємо кілька методів зварювання, які можна реалізувати за допомогою ручного лазерного зварювального апарату. Ручний лазерний зварювальний апарат може зрівняти рівень між новачком у зварюванні та досвідченим оператором зварювального апарату.
Ми пропонуємо варіанти від 500 Вт до 3000 Вт.
Найчастіші запитання
- У лазерному зварюванні захисний газ є критично важливим компонентом, який використовується для захисту зони зварювання від атмосферного забруднення. Високоінтенсивний лазерний промінь, що використовується в цьому типі зварювання, генерує значну кількість тепла, створюючи розплавлену ванну металу.
Інертний газ часто використовується для захисту розплавленої ванни під час процесу зварювання лазерних зварювальних апаратів. Під час зварювання деяких матеріалів окислення поверхні може не розглядатися. Однак для більшості застосувань гелій, аргон, азот та інші гази часто використовуються як захист. Далі розглянемо, чому лазерним зварювальним апаратам потрібен захисний газ під час зварювання.
Під час лазерного зварювання захисний газ впливає на форму зварного шва, його якість, проплавлення та ширину проплавлення. У більшості випадків продування захисного газу позитивно впливає на зварний шов.
- Аргон-гелієві сумішіАргон-гелієві суміші: зазвичай рекомендуються для більшості застосувань лазерного зварювання алюмінію залежно від рівня потужності лазера. Аргон-кисневі суміші: можуть забезпечити високу ефективність та прийнятну якість зварювання.
- Гази, що використовуються в розробці та застосуванні газових лазерів, це: вуглекислий газ (CO2), гелій-неон (H та Ne) та азот (N).
Є якісь питання щодо ручного лазерного зварювання?
Час публікації: 19 травня 2023 р.