Výběr a použití plynů během svařování
1. Základní role plynů při laserovém svařování
· Ochrana roztaveného bazénu: Prevence oxidace a nitridingových reakcí mezi kovem a kyslíkem, dusíkem atd. . ve vzduchu při vysokých teplotách a vyhýbání se defektům, jako jsou póry a praskliny .
· Pomáhat chlazení roztaveného bazénu: Řízení rychlosti tuhnutí roztaveného bazénu přes proudění vzduchu pro zlepšení mikrostruktury a vlastností svarového švu .
· Odstranění postříkání: Snížení kontaminace objektivu nebo povrchu obrobky způsobené stříkáním kovů během svařování .
· Regulace plazmy: Během vysoce výkonného laserového svařování potlačuje absorpci plazmového cloudu laserovou energií pro zlepšení účinnosti využití energie .
2. Běžné typy a charakteristiky plynu používané při laserovém svařování
· Inertní plyny (používané hlavně k ochraně)
Argon (AR): vysoká hustota, vynikající efekt ochrany, nízké náklady; Stabilní proudění vzduchu, méně náchylný k stříkajícímu . Vhodný pro svařování nerezové oceli, slitiny hliníku, mědi a dalších neželezných kovů a tenkých desek, zejména pro pulzní laserové svařování .
Helium (HE): nízká hustota a vysoká tepelná vodivost, která může účinně potlačit plazmu a zvýšit penetrační schopnost hluboké fúzní svařování; Náklady jsou však vysoké . vhodné pro vysoce výkonné kontinuální laserové svařování tlustých desek (jako je uhlíková ocel, titanová slitina) nebo pro scénáře, kde je vyžadována vysoká rychlost svařování .
· Aktivní plyn (používaný pro konkrétní materiály nebo procesy)
Oxid uhličitý (CO₂):
Reaguje s kovy na vytvoření CO, což může snížit povrchové napětí roztaveného bazénu a zlepšit plynulost roztaveného bazénu . Je však náchylné způsobit oxidaci svaru .
Použitelné scénáře: Svařování s nízkouhlíkovým ocelovým ocelem (je třeba použít v kombinaci s jinými plyny) nebo pro laser-mig kompozitní svařování .
Dusík (n₂):
Je nákladově efektivní, ale snadno tvoří tvrdé a křehké nitridy s kovy, jako je titan a hliník, což ovlivňuje houževnatost svaru .
Použitelné scénáře: svařování těsnění z nerezové oceli (pro nekritické struktury) nebo svařování slitiny mědi (pro inhibici oxidace) .
3. Klíčové faktory pro výběr plynu
· Typy svařovacích materiálů
Hliníková slitina: přednostně používejte čistý argon (AR) a vyhýbá se zvřením dusíku; U silných desek zvažte směs argon-helium (e . g . ar: on=7: 3) .
Carbon steel / stainless steel: Thin plates use argon, medium-thick plates (>5 mm) Použijte směs helia nebo argonu-helia ke zvýšení hloubky penetrace; pro nízkouhlíkovou ocel malé množství CO₂ (<5%) can be added to improve the fluidity of the molten pool.
Měď / titaniová slitina: Svařování mědi používá argon nebo dusík (k zabránění oxidaci), slitina titanu používá argon s vysokou čistotou (aby se zabránilo nitridingu) .
· Parametry procesu svařování
High-power continuous welding (>2KW): Použijte směs helia nebo argonu-heliové, snižujte stínění plazmy;
Svařování s nízkým výkonem (<1kW): Pure argon is sufficient, with low cost and stable protection effect.
· Požadavky na svařování
Svary s vysokou houževnatostí (jako jsou letecké komponenty): Vyvarujte se dusíku, preferujte argon nebo helium;
Svahy s vysokou povrchovou hladkostí: Použijte argon nebo helium ke snížení rozstřikového a oxidového stupnice .
4. Klíčové body pro použití plynů
· Řízení čistoty plynu
Čistota inertních plynů by měla být větší nebo rovná 99,99% (nečistoty, jako je voda a kyslík, mohou způsobit poréznost svaru);
Čistota aktivních plynů (jako je CO₂) by měla být větší nebo rovná 99 . 5%a je třeba je vysušit (aby se zabránilo vlhkosti způsobující póry vodíku).
· Regulace toku plynu
Nízký průtok: nedostatečná ochrana, náchylná k oxidaci;
Vysoký průtok: Turbulentní proudění vzduchu, vzduch se zavádí a může odfouknout roztavený bazén kov .
Referenční hodnoty:
Argonový plyn: Svařování tenkých desek (1-3 mm) 8-15 l/min, středně těžká deska (5-10 mm) 15-25 l/min;
Hémo plyn: Průtok by měl být o 30% -50% vyšší než průtok argonového plynu (díky nízké hustotě je k vytvoření ochranné vrstvy plynu potřebný větší průtok) .
· Návrh a poloha trysky
Průměr trysky: Obvykle 6-10 mm, větší průměr vyžaduje zvýšení průtoku a menší průměr je náchylný k ucpávání;
Vzdálenost mezi tryskou a obrobkem: 5-8 mm, příliš blízko lze snadno kontaminovat stříkajícími a příliš daleko snižuje efekt ochrany .
· Řízení směru proudění vzduchu
Foukání stejným směrem jako směr svařování: vhodné pro vysokorychlostní svařování, snižování rušení proudění vzduchu na roztaveném bazénu;
Boční foukání: Vhodné pro svařování hlubokého pronikání, lepší pro odfouknutí plazmy .
5. Bezpečnostní opatření
· Riziko asfyxiace inertních plynů
Argon a helium jsou bezbarvé a bez zápachu . Při vysokých koncentracích přemístí kyslík do vzduchu . Během operace musí být ventilace udržována, aby se zabránilo jejich použití v uzavřených prostorech .
· Riziko toxicity a exploze reaktivních plynů
Nadměrná koncentrace CO₂ může způsobit dýchací potíže . dusík, když je zahříván, reaguje s kovy a může produkovat toxický oxidy dusíku . musí být nošena ochranná maska;
Vyvarujte se smíchání reaktivních plynů s hořlavými plyny (jako je acetylen), abyste zabránili explozi .
· Řízení plynového válce
Plynové válce by měly být pevně uloženy, udržovány mimo zdroje tepla a zdrojů požáru a výstupní tlak by měl být řízen reduktorem tlaku (obvykle 0.2-0.5 MPA)
-- Rayther Laser Camila Wang