Selekcja i użycie gazów podczas spawania
1. Podstawowa rola gazów w spawaniu laserowym
· Ochrona stopionej puli: zapobieganie reakcjom utleniania i nitrowania między metalem a tlenem, azotem itp. W powietrzu w wysokich temperaturach oraz unikanie wad, takich jak pory i pęknięcia.
· Pomaganie chłodzenia stopionej puli: kontrolowanie prędkości zestalania stopionego puli przez przepływ powietrza w celu poprawy mikrostruktury i właściwości szwu spoiny.
· Usunięcie rozpryskiwania: Zmniejszenie zanieczyszczenia soczewki lub powierzchni obrabiania spowodowanego przez rozpryskiwanie metalu podczas spawania.
· Regulacja osocza: Podczas spawania laserowego o dużej mocy, tłumiąc wchłanianie chmury osocza za pomocą energii laserowej w celu poprawy wydajności wykorzystania energii.
2. Rodzaje i charakterystyki gazów kompletnych stosowane w spawaniu laserowym
· Gazy obojętne (używane głównie do ochrony)
Argon (AR): wysoka gęstość, doskonały efekt ochrony, niski koszt; Stabilny przepływ powietrza, mniej podatny na pluskanie. Przydatne do spawania ze stali nierdzewnej, stopu aluminium, miedzi i innych metali nieżelaznych, a także cienkich płyt, szczególnie odpowiedniego do spawania laserowego pulsacyjnego.
Hel (HE): Niska gęstość i wysoka przewodność cieplna, które mogą skutecznie tłumić osocze i zwiększyć zdolność penetracji spawania głębokiego fuzyjnego; Jednak koszt jest wysoki. Podobne dla ciągłego spawania laserowego o dużej mocy grubych płyt (takich jak stal węglowa, stop tytanowy) lub dla scenariuszy, w których wymagana jest duża prędkość spawania.
· Aktywny gaz (stosowany do określonych materiałów lub procesów)
Dwutlenek węgla (CO₂):
Reaguje z metali, tworząc CO, co może zmniejszyć napięcie powierzchniowe stopionej puli i poprawić płynność stopionej puli. Jest jednak podatny na spowodowanie utleniania spoiny.
Obowiązujące scenariusze: spawanie stali o niskiej zawartości węglowej (należy je stosować w połączeniu z innymi gazami) lub do spawania kompozytowego z mig laserowych.
Azot (N₂):
Jest to opłacalne, ale łatwo tworzy twarde i kruche azotki z metaliami takimi jak tytan i aluminium, wpływające na wytrzymałość spoiny.
Obowiązujące scenariusze: spawanie powierzchniowe stali nierdzewnej (dla struktur niekrytycznych) lub spawanie ze stopu miedzi (w celu hamowania utleniania).
3. Kluczowe czynniki wyboru gazu
· Rodzaje materiałów spawalniczych
Stop aluminium: preferencyjnie użyj czystego argonu (AR), unikając kruchości wywołanej azotem; W przypadku grubych płyt rozważ mieszankę argon-helium (np. ar: he=7: 3).
Carbon steel / stainless steel: Thin plates use argon, medium-thick plates (>5 mm) użyj mieszaniny helu lub argon-helium, aby zwiększyć głębokość penetracji; W przypadku stali o niskiej zawartości węglowej niewielka ilość co₂ (<5%) can be added to improve the fluidity of the molten pool.
Stop miedzi \/ tytanu: spawanie miedzi wykorzystuje argon lub azot (w celu zapobiegania utlenianiu), stop tytanowy wykorzystuje argon o wysokiej czystości (w celu uniknięcia nitrowania).
· Parametry procesu spawania
High-power continuous welding (>2kW): Użyj mieszaniny helu lub argon-helium, zmniejszając ochronę osocza;
Spawanie pulsujące o niskiej mocy (<1kW): Pure argon is sufficient, with low cost and stable protection effect.
· Wymagania dotyczące jakości spawania
Spoiny o wysokiej wytrzymałości (takie jak składniki lotnicze): Unikaj azotu, preferuj argon lub hel;
Spoiny o wysokich wymaganiach gładkości powierzchni: Użyj argonu lub helu, aby zmniejszyć skalę rozprysków i tlenku.
4. Key punktów za korzystanie z gazów
· Kontrola czystości gazu
Czystość gazów obojętnych powinna być większa lub równa 99,99% (zanieczyszczenia takie jak woda i tlen mogą powodować porowatość spoiny);
Czystość aktywnych gazów (takich jak CO₂) powinna być większa lub równa 99,5%i należy je wysuszyć (aby uniknąć wilgoci powodujących pory wodoru).
· Regulacja przepływu gazu
Niski natężenie przepływu: niewystarczająca ochrona, podatna na utlenianie;
Wysoka natężenie przepływu: wprowadza się burzliwy przepływ powietrza, powietrze i może zdmuchnąć stopionego metalu basenu.
Wartości odniesienia:
Argon Gas: Cienkie spawanie płyty (1-3 mm) 8-15 l\/min, płyta średniej grubej (5-10 mm) 15-25 l\/min;
Gaz gazu: szybkość przepływu powinna być o 30% -50% wyższa niż w przypadku gazu argonowego (ze względu na jego niską gęstość potrzebna jest większa szybkość przepływu, aby utworzyć ochronną warstwę gazu).
· Projektowanie i pozycja dyszy
Średnica dyszy: Zwykle 6-10 mm, większa średnica wymaga wzrostu natężenia przepływu, a mniejsza średnica jest podatna na zatkanie;
Odległość między dyszy a przedmiotem obrabianym: 5-8 mm, zbyt blisko może być łatwo zanieczyszczone przez plamy i zbyt daleko zmniejsza efekt ochrony.
· Kontrola kierunku przepływu powietrza
Dmuchanie w tym samym kierunku, co kierunek spawania: odpowiedni do spawania szybkiego, zmniejszając zakłócenia przepływu powietrza na stopionej puli;
Dmuchanie boczne: Nadaje się do głębokiego spawania penetracji, lepiej do wydmuchania plazmy.
5. Środki ostrożności
· Ryzyko uduszenia gazów obojętnych
Argon i hel są bezbarwne i bezwonne gazy. W wysokich stężeniach wyparcia tlenu w powietrzu. Podczas pracy należy zachować wentylację, aby uniknąć ich używania w zamkniętych przestrzeniach.
· Toksyczność i ryzyko eksplozji gazów reaktywnych
Nadmierne stężenie Co₂ może powodować trudności z oddychaniem. Po podgrzaniu azot reaguje z metali i może wytwarzać toksyczne tlenki azotu. Należy nosić maskę ochronną;
Unikaj mieszania gazów reaktywnych z łatwopalnymi gazami (takimi jak acetylen), aby zapobiec eksplozji.
· Zarządzanie cylindrem gazowym
Cylindry gazowe powinny być stałe przechowywane, trzymane z dala od źródeł ciepła i źródeł pożaru, a ciśnienie wyjściowe powinno być kontrolowane przez reduktor ciśnienia (zwykle 0. 2-0. 5 MPa)
-- Rayther Laser Camila Wang