نحوه استفاده صحیح از گاز در جوشکاری لیزری

نقش گاز محافظ

در جوشکاری لیزری، گاز محافظ بر شکل گیری جوش، کیفیت جوش، نفوذ جوش و عرض نفوذ تاثیر می گذارد. در بیشتر موارد، دمیدن گاز محافظ اثر مثبتی بر روی جوش خواهد داشت، اما ممکن است اثرات نامطلوبی نیز داشته باشد.

اثرات مثبت

1) دمیدن صحیح گاز محافظ به طور موثر حوضچه جوش را از کاهش یا حتی اجتناب از اکسیداسیون محافظت می کند.

2) دمیدن صحیح در گاز محافظ می تواند به طور موثر پاشش ایجاد شده در طول فرآیند جوشکاری را کاهش دهد.

3) دمیدن صحیح گاز محافظ می تواند باعث گسترش یکنواخت حوضچه جوش در هنگام انجماد شود، به طوری که جوش به طور یکنواخت و زیبا شکل می گیرد.

4) دمیدن صحیح در گاز محافظ می تواند به طور موثر اثر محافظتی ستون بخار فلزی یا ابر پلاسما را بر روی لیزر کاهش دهد و استفاده مؤثر از لیزر را افزایش دهد.

5) دمیدن صحیح گاز محافظ می تواند به طور موثر منافذ جوش را کاهش دهد.

تا زمانی که نوع گاز، سرعت جریان گاز و روش دمیدن به درستی انتخاب شود، می توان اثر ایده آل را به دست آورد.

با این حال، استفاده نادرست از گاز محافظ نیز می تواند اثرات نامطلوبی بر جوشکاری داشته باشد.

اثرات نامطلوب به شرح زیر است:

1) دمیدن نادرست گاز محافظ ممکن است منجر به جوش ضعیف شود:

2) انتخاب نادرست نوع گاز ممکن است باعث ایجاد ترک در جوش شود و همچنین ممکن است خواص مکانیکی جوش را کاهش دهد.

3) انتخاب نرخ جریان نادرست دمش گاز ممکن است منجر به اکسیداسیون جدی جوش شود (چه سرعت جریان خیلی زیاد باشد یا خیلی کوچک)، یا همچنین ممکن است باعث شود فلز حوضچه جوش به طور جدی توسط نیروهای خارجی مختل شود و باعث ایجاد جوش شود. جوش به فرو ریختن یا شکل غیر یکنواخت؛

4) انتخاب روش نادرست دمش گاز باعث می شود که جوش اثر محافظتی نداشته باشد یا حتی اثر محافظتی نداشته باشد یا تأثیر منفی بر شکل گیری جوش بگذارد.

5) دمیدن به داخل گاز محافظ تأثیر خاصی در عمق نفوذ جوش خواهد داشت، به ویژه در هنگام جوشکاری صفحات نازک، عمق نفوذ جوش را کاهش می دهد.

نوع گاز محافظ

گازهای محافظ جوش لیزری که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند عمدتاً N2، Ar، He هستند و خواص فیزیکی و شیمیایی آنها متفاوت است، بنابراین تأثیر روی جوش نیز متفاوت است.

1 نیتروژن N2

انرژی یونیزاسیون N2 متوسط، بالاتر از Ar و کمتر از He است. تحت عمل لیزر، درجه یونیزاسیون متوسط ​​است که می تواند تشکیل ابر پلاسما را بهتر کاهش دهد و در نتیجه استفاده مؤثر از لیزر را افزایش دهد. نیتروژن می تواند با آلیاژ آلومینیوم و فولاد کربن در دمای معینی واکنش شیمیایی داده و نیترید تولید کند که باعث افزایش شکنندگی جوش می شود. حساب عمومی WeChat: جوشکار، چقرمگی کاهش می یابد، که تأثیر نامطلوب بیشتری بر خواص مکانیکی اتصال جوش خواهد داشت. بنابراین استفاده از نیتروژن برای محافظت از جوش های آلیاژ آلومینیوم و فولاد کربن توصیه نمی شود.

نیترید تولید شده توسط واکنش شیمیایی بین نیتروژن و فولاد ضد زنگ می تواند استحکام اتصال جوش را بهبود بخشد که به بهبود خواص مکانیکی جوش کمک می کند، بنابراین نیتروژن می تواند به عنوان یک گاز محافظ در هنگام جوشکاری فولاد ضد زنگ استفاده شود.

2 آرگون آرگون

انرژی یونیزاسیون Ar نسبتاً کم است و درجه یونیزاسیون تحت تأثیر لیزر نسبتاً زیاد است که برای کنترل تشکیل ابرهای پلاسما مناسب نیست و تأثیر خاصی در استفاده مؤثر از لیزر خواهد داشت. با این حال، فعالیت Ar بسیار کم است و واکنش شیمیایی با فلزات معمولی دشوار است. واکنش، و هزینه Ar زیاد نیست. علاوه بر این، چگالی Ar زیاد است، که منجر به فرورفتن به بالای حوضچه جوش می شود، که می تواند بهتر از حوضچه جوش محافظت کند، بنابراین می توان از آن به عنوان یک گاز محافظ معمولی استفاده کرد.

3 هلیوم او

او بالاترین انرژی یونیزاسیون را دارد و درجه یونیزاسیون تحت تأثیر لیزر بسیار کم است که می تواند تشکیل ابر پلاسما را به خوبی کنترل کند. لیزر می تواند به خوبی روی فلز عمل کند. از نظر شیمیایی با فلزات واکنش می دهد و یک گاز محافظ جوش خوب است، اما هزینه He بسیار زیاد است. عموماً از این گاز در محصولات تولید انبوه استفاده نمی شود. او معمولاً برای تحقیقات علمی یا محصولاتی با ارزش افزوده بسیار بالا استفاده می شود.

روش دمیدن گاز محافظ

در حال حاضر، دو راه اصلی برای دمیدن گاز محافظ وجود دارد: یکی دمیدن گاز محافظ در سمت پاراکسیال، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. دیگری گاز محافظ کواکسیال است، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است.

شکل 1

شکل 2

نحوه انتخاب دو روش دمیدن یک بررسی جامع است. به طور کلی توصیه می شود از روش گاز محافظ جانبی استفاده شود.

اصل انتخاب روش دمیدن گاز محافظ

اول از همه، باید روشن شود که به اصطلاح "اکسیداسیون" جوش تنها یک نام رایج است. در تئوری، به این معنی است که جوش با اجزای مضر موجود در هوا واکنش شیمیایی می دهد و در نتیجه کیفیت جوش کاهش می یابد. معمول است که فلز جوش در دمای خاصی باشد. با اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن و غیره در هوا واکنش شیمیایی می دهد.

جلوگیری از "اکسید شدن" جوش برای کاهش یا جلوگیری از تماس چنین اجزای مضر با فلز جوش در دمای بالا است، نه فقط فلز مذاب حوضچه، بلکه از زمانی که فلز جوش ذوب می شود تا زمانی که فلز حوضچه جامد شود. و دمای آن در طول دوره به زیر دمای معینی می‌رسد.

مثال

به عنوان مثال، جوشکاری آلیاژ تیتانیوم می تواند به سرعت هیدروژن را در دمای بالای 300 درجه جذب کند، اکسیژن می تواند به سرعت جذب شود زمانی که درجه حرارت بالاتر از 450 درجه است، و نیتروژن می تواند به سرعت جذب شود زمانی که بالاتر از 600 درجه باشد، بنابراین جوش آلیاژ تیتانیوم جامد می شود و دما به 300 درجه کاهش می یابد مراحل زیر باید به طور موثر محافظت شوند، در غیر این صورت "اکسید" می شوند.

درک این نکته که گاز محافظ دمیده شده نه تنها باید به موقع از حوضچه جوش محافظت کند، بلکه باید از ناحیه ای که به تازگی جامد شده است و جوش داده شده نیز محافظت کند، دشوار نیست. بنابراین، سمت شفت جانبی نشان داده شده در شکل 1 به طور کلی استفاده می شود. گاز محافظ را باد کنید، زیرا محدوده حفاظتی این روش بیشتر از روش حفاظت کواکسیال در شکل 2 است، به خصوص ناحیه ای که جوش به تازگی جامد شده است حفاظت بهتری دارد.

برای کاربردهای مهندسی، همه محصولات نمی توانند از گاز محافظ دمنده سمت محور کناری استفاده کنند. برای برخی از محصولات خاص، فقط می توان از گاز محافظ کواکسیال استفاده کرد که باید از ساختار محصول و فرم اتصال انجام شود. انتخاب هدفمند

انتخاب روش های خاص دمیدن گاز محافظ

1 جوش مستقیم

همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، شکل درز جوش محصول یک خط مستقیم است و شکل اتصال یک اتصال لب به لب، یک اتصال لبه، یک اتصال درز گوشه گوشه داخلی یا یک اتصال جوشی لبه است. بهتر است گاز محافظ در سمت شفت باد شود.

شکل 3

2 جوش گرافیکی سطح بسته

همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، شکل درز جوش محصول یک شکل بسته مانند یک دایره صفحه، یک چند ضلعی صفحه و یک خط چند قطعه صفحه است. بهتر است از روش گاز محافظ کواکسیال نشان داده شده در شکل 2 استفاده شود.

شکل 4 جوش شکل شکل بسته صفحه

انتخاب گاز محافظ مستقیماً بر کیفیت، کارایی و هزینه تولید جوش تأثیر می گذارد. با این حال، به دلیل تنوع مواد جوشکاری، انتخاب گاز جوشکاری نیز در فرآیند واقعی جوشکاری نسبتاً پیچیده است. لازم است به طور جامع مواد جوشکاری، روش های جوشکاری و موقعیت های جوش در نظر گرفته شود. علاوه بر اثر جوش مورد نیاز، تنها از طریق آزمایش جوش می توان گاز جوش مناسب تری را برای دستیابی به نتایج جوشکاری بهتر انتخاب کرد.