Výber a používanie plynov počas zvárania
1. základná úloha plynov pri zváraní laserom
· Ochrana roztaveného bazéna: Predchádzanie oxidácii a nitridingových reakciách medzi kovom a kyslíkom, dusíkom atď.
· Pomoc pri chladení roztaveného bazénu: Riadenie rýchlosti tuhnutia roztaveného fondu cez prúdenie vzduchu na zlepšenie mikroštruktúry a vlastností zvarového švu .
· Odstránenie postriekania: Zníženie kontaminácie povrchu objektívu alebo obrobku spôsobené postriekaním kovov počas zvárania .
· Regulácia plazmy: Počas vysoko výkonného laserového zvárania potláčanie absorpcie plazmového mraku laserovou energiou na zlepšenie účinnosti využívania energie .
2. Bežné typy plynu a charakteristiky používané pri zváraní laserom
· Inertné plyny (hlavne používané na ochranu)
Argon (AR): vysoká hustota, vynikajúci ochrany, nízke náklady; Stabilný prúd vzduchu, menej náchylný na striekanie . vhodný na zváranie nehrdzavejúcej ocele, zliatiny hliníka, meď a iné neželezné kovy, ako aj tenké platne, najmä pre pulzné laserové zváranie .
Hélium (HE): nízka hustota a vysoká tepelná vodivosť, ktorá môže účinne potlačiť plazmu a zvyšovať schopnosť penetrácie hlbokého fúzneho zvárania; Náklady sú však vysoké . vhodné na kontinuálne laserové zváranie hustých dosiek s vysokým výkonom (napríklad uhlíková oceľ, zliatina titánu) alebo pre scenáre, kde sa vyžaduje vysoká rýchlosť zvárania .
· Aktívny plyn (používaný pre konkrétne materiály alebo procesy)
Oxid uhličitý (CO₂):
Reaguje s kovmi za vzniku CO, ktorá môže znížiť povrchové napätie roztaveného bazénu a zlepšiť plynulosť roztaveného fondu . Je však náchylné spôsobiť oxidáciu zvaru .
Uplatniteľné scenáre: zváranie s nízkym obsahom uhlíka (je potrebné sa použiť v kombinácii s inými plynmi) alebo na zváranie laserom-mig Composite .
Dusík (n₂):
Je to nákladovo efektívne, ale ľahko tvorí tvrdé a krehké nitridy s kovmi, ako je titán a hliník, ovplyvňujúcu tvrdosť zvaru .
Použiteľné scenáre: zváranie povrchového tesnenia z nehrdzavejúcej ocele (pre nekritické štruktúry) alebo zváranie zliatiny medi (na inhibíciu oxidácie) .
3. Kľúčové faktory výberu plynu
· Typy zváračských materiálov
Hliníková zliatina: Prednostne používajte čistý argón (AR), čím sa vyhýbajú dusíkovému vyvolanému duseniu; Pre hrubé platne zvážte zmes argónovej helium (e . g . ar: on=7: 3) .
Carbon steel / stainless steel: Thin plates use argon, medium-thick plates (>5 mm) na zvýšenie hĺbky penetrácie použite zmes héliu alebo argónu-helium; pre nízko uhlíkovú oceľ, malé množstvo CO₂ (<5%) can be added to improve the fluidity of the molten pool.
Zliatina meďnatého / titánu: Zváranie medi používa argón alebo dusík (na prevenciu oxidácie), zliatina titánu používa vysokokvalitný argón (na zabránenie nitridingu) .
· Parametre procesu zvárania
High-power continuous welding (>2KW): Používajte zmes hélium alebo argón-helium, ktoré znižujú tienenie plazmy;
Nízko výkonné zváranie (<1kW): Pure argon is sufficient, with low cost and stable protection effect.
· Požiadavky na kvalitu zvárania
Zarmy s vysokou húževnatosťou (napríklad letecké zložky): Vyvarujte sa dusíka, uprednostňuje argón alebo hélium;
Zvárania s vysokou hladkou povrchu: Použite argón alebo hélium na zníženie štrbinovej a oxidovej stupnice .
4. kľúčové body pre použitie plynov
· Kontrola čistoty plynu
Čistota inertných plynov by mala byť väčšia alebo rovná 99,99% (nečistoty, ako je voda a kyslík, môžu spôsobiť pórovitosť zvaru);
Čistota aktívnych plynov (napríklad CO₂) by mala byť väčšia alebo rovná 99 . 5%a je potrebné ich vysušiť (aby sa zabránilo vlhkosti spôsobujúcej póry vodíka).
· Regulácia prietoku plynu
Nízky prietok: nedostatočná ochrana, náchylná na oxidáciu;
Vysoký prietok: Turbulentný prúd vzduchu, zavádza sa vzduch a môže vyfúknuť roztavený kovový bazén .
Referenčné hodnoty:
Argon Gas: tenká doska zvárania (1-3 mm) 8-15 l/min, stredne drsná doska (5-10 mm) 15-25 l/min;
Héliový plyn: Prietok by mal byť 30% -50% vyšší ako prietok argónového plynu (kvôli jeho nízkej hustote je potrebný väčší prietok na vytvorenie ochrannej plynovej vrstvy) .
· Návrh a poloha trysky
Priemer dýzy: Zvyčajne 6-10 mm, väčší priemer vyžaduje zvýšenie prietoku a menší priemer je náchylný k upchatiu;
Vzdialenosť medzi dýzou a obrobkom: 5-8 mm, príliš blízko sa dá ľahko kontaminovať postriekaním a príliš ďaleko znižuje účinok ochrany .
· Ovládanie smeru prúdenia vzduchu
Fúkanie rovnakým smerom ako smer zvárania: vhodný na vysokorýchlostné zváranie, čím sa znižuje rušenie prúdenia vzduchu na roztavenom bazéne;
Bočné fúkanie: Vhodné na zváranie hlbokého penetrácie, lepšie pre vyfúknutie plazmy .
5. bezpečnostné opatrenia
· Riziko asfyxiácie inertných plynov
Argon a hélium sú bezfarebné a bez zápachu plyny . Pri vysokých koncentráciách budú počas prevádzky vytesať kyslík vo vzduchu ., musí sa udržiavať vetranie, aby sa zabránilo použitiu v uzavretých priestoroch .
· Riziko toxicity a výbuchu reaktívnych plynov
Nadmerná koncentrácia CO₂ môže spôsobiť dýchacie ťažkosti . dusík, keď sa zahrieva, reaguje s kovmi a môže produkovať toxické oxidy dusíka ., musí sa opotrebovať ochranná maska;
Vyvarujte sa miešania reaktívnych plynov s horľavým plynom (ako je acetylén), aby ste zabránili výbuchu .
· Správa plynových valcov
Plynové valce by mali byť pevne uložené, chránené mimo zdrojov tepla a zdrojov požiaru a výstupný tlak by sa mal riadiť reduktorom tlaku (zvyčajne 0.2-0.5 MPA)
-- Rayther Laser Camila Wang