Die Rolle des Schutzgases
Beim Laserschweißen beeinflusst das Schutzgas die Schweißnahtbildung, die Schweißqualität, die Schweißnahtdurchdringung und die Durchdringungsbreite. In den meisten Fällen wirkt sich das Einblasen von Schutzgas positiv auf die Schweißnaht aus, es kann jedoch auch negative Auswirkungen haben.
Positive Effekte
1) Durch richtiges Einblasen von Schutzgas wird das Schweißbad wirksam vor Oxidation geschützt oder sogar ganz vermieden.
2) Durch richtiges Einblasen des Schutzgases können die beim Schweißvorgang entstehenden Spritzer wirksam reduziert werden;
3) Das richtige Einblasen des Schutzgases kann die gleichmäßige Ausbreitung des Schweißbades beim Erstarren fördern, sodass die Schweißnaht gleichmäßig und schön geformt wird;
4) Durch richtiges Einblasen des Schutzgases kann die Abschirmwirkung der Metalldampffahne oder Plasmawolke auf den Laser wirksam verringert und die effektive Nutzung des Lasers erhöht werden.
5) Durch ordnungsgemäßes Einblasen von Schutzgas können Schweißporen wirksam reduziert werden.
Solange Gasart, Gasdurchflussrate und Blasmethode richtig ausgewählt werden, kann der optimale Effekt erzielt werden.
Allerdings kann sich auch ein unsachgemäßer Einsatz von Schutzgas nachteilig auf die Schweißarbeiten auswirken.
Die Nebenwirkungen sind wie folgt:
1) Unsachgemäßes Einblasen des Schutzgases kann zu schlechten Schweißnähten führen:
2) Die Auswahl der falschen Gasart kann zu Rissen in der Schweißnaht führen und auch die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht beeinträchtigen.
3) Die Wahl der falschen Gasdurchflussrate kann zu einer stärkeren Oxidation der Schweißnaht führen (unabhängig davon, ob die Durchflussrate zu groß oder zu klein ist). Außerdem kann das Metall des Schweißbads durch äußere Kräfte ernsthaft gestört werden, wodurch die Schweißnaht zusammenbricht oder sich ungleichmäßig ausbildet.
4) Die Wahl der falschen Gasblasmethode führt dazu, dass die Schweißnaht keine oder keine Schutzwirkung hat oder sich negativ auf die Schweißnahtbildung auswirkt.
5) Das Einblasen des Schutzgases hat einen gewissen Einfluss auf die Eindringtiefe der Schweißnaht, insbesondere beim Schweißen dünner Platten verringert es die Eindringtiefe der Schweißnaht.
Art des Schutzgases
Die beim Laserschweißen üblicherweise verwendeten Schutzgase sind hauptsächlich N2, Ar und He. Aufgrund ihrer unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften haben sie auch unterschiedliche Auswirkungen auf die Schweißnaht.
1 Stickstoff N2
Die Ionisierungsenergie von N2 ist moderat, höher als die von Ar und niedriger als die von He. Unter Einwirkung des Lasers ist der Ionisierungsgrad durchschnittlich, wodurch die Bildung einer Plasmawolke besser reduziert werden kann und die effektive Nutzung des Lasers erhöht wird. Stickstoff kann bei einer bestimmten Temperatur chemisch mit Aluminiumlegierungen und Kohlenstoffstahl reagieren und Nitride bilden, die die Sprödigkeit der Schweißnaht erhöhen. WeChat-Öffentliches Konto: Schweißer, die Zähigkeit nimmt ab, was sich stärker negativ auf die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindung auswirkt. Daher wird die Verwendung von Stickstoff zum Schutz von Schweißnähten aus Aluminiumlegierungen und Kohlenstoffstahl nicht empfohlen.
Das durch die chemische Reaktion zwischen Stickstoff und Edelstahl entstehende Nitrid kann die Festigkeit der Schweißverbindung verbessern, was wiederum zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht beiträgt. Daher kann Stickstoff beim Schweißen von Edelstahl als Schutzgas verwendet werden.
2 Argon Argon
Die Ionisierungsenergie von Argon ist relativ niedrig und der Ionisierungsgrad unter Einwirkung des Lasers relativ hoch, was der Kontrolle der Bildung von Plasmawolken nicht förderlich ist und einen gewissen Einfluss auf die effektive Nutzung des Lasers hat. Die Aktivität von Argon ist jedoch sehr gering und es ist schwierig, chemisch mit gewöhnlichen Metallen zu reagieren. Außerdem ist der Preis von Argon nicht hoch. Darüber hinaus ist die Dichte von Argon hoch, was dazu beiträgt, dass es an die Oberfläche des Schweißbads sinkt, was das Schweißbad besser schützen kann, sodass es als herkömmliches Schutzgas verwendet werden kann.
3 Helium He
He hat die höchste Ionisierungsenergie und der Ionisierungsgrad ist unter Einwirkung des Lasers sehr niedrig, wodurch die Bildung der Plasmawolke gut kontrolliert werden kann. Der Laser kann sehr gut auf das Metall einwirken. Es reagiert chemisch mit Metallen und ist ein gutes Schweißschutzgas, aber die Kosten für He sind zu hoch. Im Allgemeinen wird dieses Gas nicht in Massenprodukten verwendet. He wird im Allgemeinen für wissenschaftliche Forschung oder Produkte mit sehr hoher Wertschöpfung verwendet.
Schutzgasblasverfahren
Derzeit gibt es zwei Hauptmethoden zum Einblasen des Schutzgases: Eine besteht darin, das Schutzgas auf der paraxialen Seite einzublasen, wie in Abbildung 1 dargestellt; die andere ist das koaxiale Schutzgas, wie in Abbildung 2 dargestellt.
Abbildung 1
Abbildung 2
Die Auswahl der beiden Blasmethoden ist eine umfassende Überlegung. Im Allgemeinen wird empfohlen, die seitliche Schutzgasmethode zu verwenden.
Auswahlprinzip der Schutzgasblasmethode
Zunächst muss klar sein, dass die sogenannte „Oxidation“ der Schweißnaht nur ein gebräuchlicher Begriff ist. Theoretisch bedeutet dies, dass die Schweißnaht chemisch mit schädlichen Bestandteilen in der Luft reagiert, was zu einer Verschlechterung der Schweißqualität führt. Es ist üblich, dass das Schweißmetall bei einer bestimmten Temperatur chemisch mit Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff usw. in der Luft reagiert.
Durch die Verhinderung der „Oxidation“ der Schweißnaht wird der Kontakt solcher schädlichen Komponenten mit dem Schweißmetall bei hohen Temperaturen verringert oder verhindert, und zwar nicht nur von dem Zeitpunkt des Schmelzbadmetalls, sondern von dem Zeitpunkt des Schmelzens des Schweißmetalls bis zum Erstarren des Schweißbadmetalls und dessen Temperatur im Laufe der Zeit unter einen bestimmten Wert fällt.
Beispiel
Beispielsweise kann beim Schweißen einer Titanlegierung bei einer Temperatur von über 300 Grad Wasserstoff schnell absorbiert werden, bei einer Temperatur von über 450 Grad Sauerstoff schnell absorbiert werden und bei einer Temperatur von über 600 Grad Stickstoff schnell absorbiert werden. Daher muss die Schweißnaht der Titanlegierung beim Erstarren auf eine Temperatur von 300 Grad wirksam geschützt werden, da sie sonst „oxidiert“.
Aus der obigen Beschreibung ist nicht schwer zu verstehen, dass das geblasene Schutzgas nicht nur das Schweißbad rechtzeitig schützen muss, sondern auch den Bereich schützen muss, der gerade erstarren ist und geschweißt wurde. Daher wird im Allgemeinen die in Abbildung 1 gezeigte Seitenwellenseite verwendet. Blasen Sie das Schutzgas, da der Schutzbereich dieser Methode größer ist als der der koaxialen Schutzmethode in Abbildung 2, insbesondere der Bereich, in dem die Schweißnaht gerade erstarren ist, ist besser geschützt.
Bei technischen Anwendungen können nicht alle Produkte seitlich an der Welle angeblasenes Schutzgas verwenden. Bei bestimmten Produkten kann nur koaxiales Schutzgas verwendet werden, das von der Produktstruktur und der Verbindungsform abhängig ist. Gezielte Auswahl.
Auswahl spezifischer Schutzgasblasverfahren
1 Gerade Schweißnaht
Wie in Abbildung 3 gezeigt, ist die Form der Schweißnaht des Produkts eine gerade Linie und die Verbindungsform ist eine Stumpfverbindung, eine Überlappverbindung, eine Innenecknahtverbindung oder eine Überlappschweißverbindung. Es ist besser, Schutzgas auf die Wellenseite zu blasen.
Abbildung 3
2 Ebene geschlossene Grafikschweißnähte
Wie in Abbildung 4 gezeigt, ist die Form der Schweißnaht des Produkts eine geschlossene Form wie ein ebener Kreis, ein ebenes Polygon und eine ebene Mehrsegmentlinie. Es ist besser, die in Abbildung 2 gezeigte koaxiale Schutzgasmethode zu verwenden.
Abbildung 4 Ebene, geschlossene Figurformschweißnaht
Die Auswahl des Schutzgases wirkt sich direkt auf die Qualität, Effizienz und Kosten der Schweißproduktion aus. Aufgrund der Vielfalt der Schweißmaterialien ist die Auswahl des Schweißgases im eigentlichen Schweißprozess jedoch auch relativ kompliziert. Schweißmaterialien, Schweißmethoden und Schweißpositionen müssen umfassend berücksichtigt werden. Neben der erforderlichen Schweißwirkung kann nur durch den Schweißtest ein geeigneteres Schweißgas ausgewählt werden, um bessere Schweißergebnisse zu erzielen.
