Urval och användning av gaser under svetsning
1. Kärnrollen för gaser i lasersvetsning
· Skydda den smälta poolen: förhindra oxidation och nitreringsreaktioner mellan metall och syre, kväve, etc.
· Hjälpa kylningen av den smälta poolen: Kontrollera stelningshastigheten för den smälta poolen genom luftflödet för att förbättra mikrostrukturen och egenskaperna hos svetssömmen .
· Ta bort splatter: Minska föroreningen av linsen eller arbetsstyckets yta orsakad av metallstänk under svetsning .
· Reglering av plasma: Under högeffekt lasersvetsning, undertrycker absorptionen av plasmamolnet med laserenergin för att förbättra energianvändningseffektiviteten .
2. Vanliga gastyper och egenskaper som används vid lasersvetsning
· Inerta gaser (främst används för skydd)
Argon (AR): hög densitet, utmärkt skyddseffekt, låg kostnad; stabilt luftflöde, mindre benägna att stänka . lämpligt för svetsning av rostfritt stål, aluminiumlegering, koppar och andra icke-järnmetaller samt tunna plattor, särskilt lämpliga för pulserad lasersvetsning .
Helium (HE): låg densitet och hög värmeledningsförmåga, som effektivt kan undertrycka plasma och förbättra penetrationsförmågan hos djup fusionssvetsning; Kostnaden är emellertid hög . lämplig för kontinuerlig lasersvetsning av tjocka plattor (såsom kolstål, titanlegering) eller för scenarier där hög svetshastighet krävs .
· Aktiv gas (används för specifika material eller processer)
Koldioxid (CO₂):
Den reagerar med metaller för att bilda CO, vilket kan minska ytspänningen på den smälta poolen och förbättra flytningen av den smälta poolen . emellertid är det benäget att orsaka svetsoxidation .}
Tillämpliga scenarier: Svetsning av lågkolstål (måste användas i kombination med andra gaser), eller för laser-MiG-kompositsvetsning .
Kväve (N₂):
Det är kostnadseffektivt, men det bildar lätt hårda och spröda nitrider med metaller som titan och aluminium, vilket påverkar svetsens seghet .
Tillämpliga scenarier: Svetsning av rostfritt stål (för icke-kritiska strukturer), eller kopparlegeringssvetsning (för att hämma oxidation) .
3. De viktigaste faktorerna för gasval
· Svetsmaterialstyper
Aluminiumlegering: Använd företrädesvis ren argon (AR) och undviker kväveinducerad brytning; För tjocka plattor, överväg argon-heliumblandning (e . g . ar: he=7: 3) .
Carbon steel / stainless steel: Thin plates use argon, medium-thick plates (>5mm) använd helium- eller argon-heliumblandning för att öka penetrationsdjupet; För stål med låg kolsäck, en liten mängd Co₂ (<5%) can be added to improve the fluidity of the molten pool.
Koppar- / titanlegering: Kopparsvetsning använder argon eller kväve (för att förhindra oxidation), titanlegering använder argon med hög renhet (för att undvika nitrering) .
· Svetsningsprocessparametrar
High-power continuous welding (>2kW): använd helium- eller argon-heliumblandning, vilket minskar plasmaskärmen;
Lågeffekt pulserad svetsning (<1kW): Pure argon is sufficient, with low cost and stable protection effect.
· Svetsningskvalitetskrav
Svetsar med hög seghet (som flyg- och rymdkomponenter): Undvik kväve, föredrar argon eller helium;
Svetsar med hög ytstrålningskrav: Använd argon eller helium för att minska spatter och oxidskala .
4. Nyckelpunkter för användning av gaser
· Gasrenhetskontroll
Renheten hos inerta gaser bör vara större än eller lika med 99,99% (föroreningar såsom vatten och syre kan orsaka svetsporositet);
Renheten hos aktiva gaser (såsom CO₂) bör vara större än eller lika med 99 . 5%, och de måste torkas (för att undvika fukt som orsakar vätorer).
· Gasflödesreglering
Låg flödeshastighet: Otillräckligt skydd, benägna för oxidation;
Hög flödeshastighet: turbulent luftflöde, luft införs, och det kan blåsa bort den smälta poolmetallen .
Referensvärden:
Argon gas: tunn platta svetsning (1-3 mm) 8-15 l/min, medium tjock platta (5-10 mm) 15-25 l/min;
Heliumgas: Flödeshastigheten bör vara 30% -50% högre än för argongas (på grund av dess låga densitet behövs en större flödeshastighet för att bilda ett skyddande gasskikt) .
· Munstycksdesign och position
Munstycksdiameter: vanligtvis 6-10 mm, en större diameter kräver en ökning av flödeshastigheten, och en mindre diameter är benägen att täppa;
Avstånd mellan munstycke och arbetsstycke: 5-8 mm, för nära kan lätt förorenas av stänk och för långt minskar skyddseffekten .
· Luftflödesriktningskontroll
Blåsning i samma riktning som svetsriktningen: lämplig för höghastighetssvetsning, vilket minskar luftflödets störning på den smälta poolen;
Sidblåsning: lämplig för djup penetrationssvetsning, bättre för att blåsa bort plasma .
5. Säkerhetsåtgärder
· Försäkringsrisken för inerta gaser
Argon och helium är färglösa och luktlösa gaser . Vid höga koncentrationer kommer de att förskjuta syre i luften . under drift måste ventilation upprätthållas för att undvika att använda dem i slutna utrymmen .}
· Toxiciteten och explosionsrisken för reaktiva gaser
Överdriven CO₂ -koncentration kan orsaka andningssvårigheter . Kväve, när den upphettas, reagerar med metaller och kan producera toxiska kväveoxider . En skyddande mask måste bäras;
Undvik att blanda reaktiva gaser med brandfarliga gaser (såsom acetylen) för att förhindra explosion .
· Gascylinderhantering
Gascylindrar ska lagras fast, hållas borta från värmekällor och brandkällor, och utgångstrycket bör styras av en tryckreducerande (vanligtvis 0.2-0.5 MPA)
-- Rayther Laser Camila Wang