Selecția și utilizarea gazelor în timpul sudării
1. Rolul principal al gazelor în sudarea cu laser
· Protejarea bazinului topit: prevenirea reacțiilor de oxidare și a nitrizării între metal și oxigen, azot, etc. . în aer la temperaturi ridicate și evitând defecte precum pori și fisuri .}
· Asistența răcirii bazinului topit: controlul vitezei de solidificare a bazinului topit prin fluxul de aer pentru a îmbunătăți microstructura și proprietățile cusăturii de sudură .
· Îndepărtarea splatterului: reducerea contaminării lentilei sau a suprafeței piesei de lucru cauzate de stropirea metalelor în timpul sudării .
· Reglarea plasmei: în timpul sudării cu laser de mare putere, suprimarea absorbției norului cu plasmă de către energia laser pentru a îmbunătăți eficiența de utilizare a energiei .
2. Tipuri și caracteristici comune de gaz utilizate în sudarea laserului
· Gaze inerte (utilizate în principal pentru protecție)
Argon (AR): densitate ridicată, efect de protecție excelent, costuri reduse; Fluxul de aer stabil, mai puțin predispus la stropirea . Potrivit pentru sudarea oțelului inoxidabil, aliajului de aluminiu, cupru și altor metale neferoase, precum și plăci subțiri, potrivite în special pentru sudare cu laser pulsat .
Helium (HE): densitate mică și conductivitate termică ridicată, care poate suprima eficient plasma și poate spori capacitatea de penetrare a sudării profunde de fuziune; Cu toate acestea, costul este ridicat . adecvat pentru sudarea laser continuă de mare putere a plăcilor groase (cum ar fi oțelul carbon, aliaj de titan) sau pentru scenarii în care este necesară o viteză mare de sudare .
· Gaz activ (utilizat pentru materiale sau procese specifice)
Dioxid de carbon (CO₂):
Reacționează cu metale pentru a forma CO, ceea ce poate reduce tensiunea de suprafață a bazinului topit și poate îmbunătăți fluiditatea bazinului topit . Cu toate acestea, este predispus să provoace oxidarea sudurii .
Scenarii aplicabile: sudarea din oțel cu conținut scăzut de carbon (trebuie utilizată în combinație cu alte gaze) sau pentru sudarea compusă laser-mig .
Azot (N₂):
Este eficient din punct de vedere al costurilor, dar formează cu ușurință nitri dure și fragile cu metale precum titan și aluminiu, afectând duritatea sudurii .
Scenarii aplicabile: sudură de sigilare a suprafeței din oțel inoxidabil (pentru structuri non-critice) sau sudură din aliaj de cupru (pentru a inhiba oxidarea) .
3. factorii cheie pentru selecția gazelor
· Tipuri de materiale de sudare
Aliaj de aluminiu: utilizați în mod preferențial argon pur (AR), evitând îmbrățișarea indusă de azot; Pentru plăci groase, luați în considerare amestecul argon-helium (e . g . ar: He=7: 3) .}
Carbon steel / stainless steel: Thin plates use argon, medium-thick plates (>5mm) folosiți amestecul de heliu sau argon-heliu pentru a crește adâncimea de penetrare; pentru oțel cu conținut scăzut de carbon, o cantitate mică de CO₂ (<5%) can be added to improve the fluidity of the molten pool.
Aliaj de cupru / titan: sudarea cuprului folosește argon sau azot (pentru a preveni oxidarea), aliajul de titan folosește argon de înaltă puritate (pentru a evita nitrul) .
· Parametrii procesului de sudură
High-power continuous welding (>2kW): folosiți amestecul de heliu sau argon-heliu, reducând ecranarea plasmatică;
Sudură pulsată cu putere mică (<1kW): Pure argon is sufficient, with low cost and stable protection effect.
· Cerințe de calitate a sudării
Suduri cu o duritate ridicată (cum ar fi componentele aerospațiale): evitați azotul, preferă argonul sau heliu;
Suduri cu cerințe de netezime a suprafeței ridicate: Utilizați argon sau heliu pentru a reduce scala de stropi și oxid .
4. Puncte cheie pentru utilizarea gazelor
· Controlul purității gazelor
Puritatea gazelor inerte ar trebui să fie mai mare sau egală cu 99,99% (impurități precum apa și oxigenul pot provoca porozitate de sudare);
Puritatea gazelor active (cum ar fi CO₂) ar trebui să fie mai mare sau egală cu 99 . 5%, și trebuie să fie uscate (pentru a evita umiditatea provocând pori de hidrogen).
· Reglarea fluxului de gaze
Debit scăzut: protecție insuficientă, predispusă la oxidare;
Debit ridicat: fluxul de aer turbulent, este introdus aerul și poate arunca în aer metalul piscinei topite .
Valori de referință:
Argon gaz: sudare cu placă subțire (1-3 mm) 8-15 l/min, placă medie-grosime (5-10 mm) 15-25 l/min;
Gaz de heliu: debitul ar trebui să fie cu 30% -50% mai mare decât cel al gazelor argon (datorită densității mici, este necesar un debit mai mare pentru a forma un strat de gaz de protecție) .
· Designul și poziția duzei
Diametrul duzei: de obicei 6-10 mm, un diametru mai mare necesită o creștere a debitului și un diametru mai mic este predispus la înfundare;
Distanța dintre duză și piesa de lucru: 5-8 mm, prea aproape poate fi ușor contaminată de stropi și reduce prea departe efectul de protecție .
· Controlul direcției fluxului de aer
Suflând în aceeași direcție cu direcția de sudare: potrivită pentru sudare de mare viteză, reducând interferența fluxului de aer din bazinul topit;
Blowing lateral: Potrivit pentru sudare profundă de penetrare, mai bine pentru a arunca plasma .
5. Precauții de siguranță
· Riscul de asfixiere a gazelor inerte
Argon și heliu sunt gaze incolore și inodor, . la concentrații mari, vor deplasa oxigenul în aer . În timpul funcționării, ventilația trebuie menținută pentru a evita utilizarea lor în spații închise .
· Toxicitatea și riscul de explozie a gazelor reactive
Concentrația de CO₂ excesivă poate provoca dificultăți de respirație . azot, atunci când este încălzit, reacționează cu metale și poate produce oxizi de azot toxici . o mască de protecție trebuie să fie purtată;
Evitați amestecarea gazelor reactive cu gaze inflamabile (cum ar fi acetilena) pentru a preveni explozia .
· Gestionarea cilindrilor de gaz
Cilindrii de gaz ar trebui să fie fixați în mod fixat, ținuți departe de surse de căldură și surse de incendiu, iar presiunea de ieșire trebuie controlată de un reductor de presiune (de obicei 0.2-0.5 MPA)
-- Rayther Laser Camila Wang