Роль захисного газу
Під час лазерного зварювання захисний газ впливає на формування зварного шва, його якість, глибину та ширину шва. У більшості випадків вдування захисного газу позитивно вплине на зварювання, але може мати й негативний ефект.
Позитивні ефекти
- Правильно поданий захисний газ ефективно захистить зварювальну ванну від окислення;
- Правильне вдування захисного газу ефективно зменшить бризки, що утворюються під час процесу зварювання;
- Правильне вдування захисного газу може сприяти затвердінню зварного розплаву рівномірно розподіленого, роблячи форму зварного шва однорідною та красивою;
- Правильне вдування захисного газу може ефективно зменшити захисний ефект шлейфу металевої пари або плазмової хмари на лазер, підвищуючи ефективне використання лазера;
- Правильне вдування захисного газу може ефективно зменшити пористість зварного шва. Поки тип газу, швидкість потоку газу та метод видування вибрані правильно, можна отримати ідеальний ефект.
Однак неправильне використання захисного газу також може мати негативний вплив на зварювання.
Побічні ефекти наступні:
- Неправильне вдування захисного газу може призвести до поганого зварювання:
- Вибір неправильного типу газу може призвести до розтріскування зварного шва, а також може призвести до зниження механічних властивостей зварного шва;
- неправильний вибір швидкості потоку вдувного газу може призвести до більш сильного окислення зварного шва (швидкість потоку занадто висока або занадто низька), а також може призвести до серйозного порушення металу зварювальної ванни зовнішніми силами, що призводить до колапсу зварний шов або нерівномірне формування;
- неправильний вибір вдування газу може призвести до того, що зварний шов не досягне захисного ефекту або навіть не матиме захисного ефекту або негативно вплине на формування зварного шва;
- вдування захисного газу матиме певний вплив на глибину зварювання, особливо при зварюванні тонких пластин, зменшить глибину зварювання.
Види захисного газу
Захисними газами для лазерного зварювання, які зазвичай використовуються, є переважно N2, Ar, He, їхні фізичні та хімічні властивості відрізняються, і тому вплив на зварний шов також різний.
1. Азот N2
Енергія іонізації N2 помірна, вища, ніж у Ar, і нижча, ніж у He. Ступінь іонізації під дією лазера є середнім, що може краще зменшити утворення плазмових хмар і таким чином підвищити ефективне використання лазера. Азот може вступати в хімічну реакцію з алюмінієвим сплавом і вуглецевою сталлю при певній температурі з утворенням нітриду, що збільшить крихкість зварного шва та зменшить його міцність, а також матиме більший негативний вплив на механічні властивості зварного з’єднання, тому це не рекомендується використовувати азот для захисту зварного шва алюмінієвого сплаву та вуглецевої сталі. Хімічна реакція між азотом і нержавіючої сталлю виробляє нітриди, які можуть підвищити міцність зварного з’єднання та допоможуть покращити механічні властивості зварного шва, тому азот можна використовувати як захисний газ під час зварювання нержавіючої сталі.
2. Аргон Ar
Енергія іонізації Ar відносно низька, ступінь іонізації під дією лазера високий, не сприяє контролю утворення плазмової хмари, матиме певний вплив на ефективне використання лазера, але активність Ar дуже висока. низький, важко хімічну реакцію зі звичайними металами, а вартість Ar не висока; крім того, щільність Ar більша, сприяє опусканню до верхньої частини зварювальної ванни, може краще захистити зварювальну ванну, тому його можна використовувати як звичайний захисний газ.
3. Гелій He
Енергія іонізації He є найвищою, а ступінь іонізації дуже низький під дією лазера, тому він може добре контролювати утворення плазмової хмари, і лазер може добре працювати на металі. Однак вартість He настільки висока, що його не використовують для масового виробництва продукції. Він зазвичай використовується для наукових досліджень або продуктів з дуже високою доданою вартістю. Спосіб вдування захисного газу.
Існує два основних типи вдування захисного газу: один — це бічний вдув захисним газом, а інший — коаксіальний захисний газ.
Загалом рекомендується використовувати метод бічної дуття захисним газом.
Принцип вибору способу продування захисним газом
Перш за все, має бути зрозуміло, що так зване «окислення» зварного шва є лише загальною назвою, теоретично відноситься до хімічної реакції між зварним швом і шкідливими компонентами в повітрі, що призводить до погіршення якості зварного шва. зварний шов, як правило, зварний метал при певній температурі та хімічній реакції кисню, азоту, водню тощо в повітрі.
Щоб запобігти «окисленню» зварного шва, потрібно зменшити або уникати контакту між такими шкідливими компонентами та металом шва при високій температурі, що стосується не лише розплавленого металу, але й усього процесу від моменту плавлення металу шва до купи. метал твердне, і його температура знижується нижче певної температури.
Наприклад, при зварюванні титанового сплаву температура вище 300 градусів може швидко поглинати водень, на 450 градусів вище швидке поглинання кисню, на 600 градусів вище швидке поглинання азоту, тому титановий сплав зварюється під час затвердіння та температури до 300 градусів нижче ця стадія підлягає ефективному захисному впливу, інакше відбудеться «окислення».
З наведеного вище опису легко зрозуміти, що захисний газ, який вдувається не тільки в своєчасний захист зварювальної ванни, але також потребує, щоб була зварена тільки затверділа зона для захисту, тому загальне використання захисного бічного дуття бічної осі газ, тому що цей спосіб захисту порівняно з коаксіальним захистом має ширший діапазон захисту, особливо для зварного шва, щойно затвердів, має кращий захист.
Для інженерних застосувань не всі вироби можна захистити захисним газом із бічним дуттям, а для деяких конкретних продуктів можна використовувати лише коаксіальний захисний газ, що вимагає цілеспрямованого вибору структури виробу та форми з’єднання.
Вибір конкретного способу продування захисним газом
1. Прямий зварювальний шов
Форма зварного шва пряма, а форма з'єднання - стикове з'єднання, з'єднання внахлест, кутове з'єднання або штабель зварної головки.
2. Площинний замкнутий зварний шов
Форма зварного шва — це замкнутий малюнок, такий як плоска окружна форма, плоска багатостороння форма, плоска багатосегментна лінія тощо. Форма з’єднання — стикове з’єднання, з’єднання внахлест, складена зварна головка тощо. Цей тип продукту є кращим, ніж коаксіальний метод захисного газу.
Вибір захисного газу безпосередньо впливає на якість, ефективність і вартість зварювального виробництва, але через різноманітність зварювальних матеріалів вибір зварювального газу також ускладнюється в самому процесі зварювання, що вимагає комплексного розгляду зварювальних матеріалів, методів зварювання. , позиції зварювання та необхідні результати зварювання, а також через зварювальні випробування для вибору більш відповідного зварювального газу та досягнення кращих результатів зварювання.
