Role ochranného plynu
Při laserovém svařování ovlivňuje ochranný plyn tvorbu svaru, kvalitu svaru, hloubku svaru a šířku svaru. Ve většině případů bude mít vhánění ochranného plynu pozitivní vliv na svar, ale může mít i negativní vliv.
Pozitivní účinky
- Správně vháněný ochranný plyn účinně chrání svarovou lázeň před oxidací;
- Správné vhánění ochranného plynu účinně sníží rozstřiky vznikající během procesu svařování;
- Správné foukání do ochranného plynu může podpořit tuhnutí svarové taveniny rovnoměrně rozložené, takže tvar svaru je jednotný a krásný;
- Správné foukání ochranného plynu může účinně snížit stínící účinek oblaku kovových par nebo plazmového oblaku na laser, čímž se zvýší efektivní využití laseru;
- Správné vhánění ochranného plynu může účinně snížit pórovitost svaru. Pokud jsou správně zvolen typ plynu, průtok plynu a způsob foukání, lze dosáhnout ideálního účinku.
Nesprávné použití ochranného plynu však může mít také nepříznivý vliv na svařování.
Nežádoucí účinky jsou následující:
- Nesprávně vháněný ochranný plyn může mít za následek špatný svar:
- Výběr nesprávného typu plynu může vést k praskání svaru a může také vést ke snížení mechanických vlastností svaru;
- nesprávná volba průtoku vháněného plynu může vést k závažnější oxidaci svaru (buď je průtok příliš vysoký nebo příliš nízký) a může také vést k vážnému narušení kovu svarové lázně vnějšími silami, což má za následek zhroucení svaru. svar nebo nerovnoměrné tvarování;
- špatná volba vhánění plynu může mít za následek, že svar nedosáhne ochranného účinku nebo dokonce v podstatě žádný ochranný účinek nebo negativní vliv na tvarování svaru;
- foukání do ochranného plynu bude mít určitý vliv na hloubku svaru, zejména při svařování tenkých plechů, sníží hloubku svaru.
Druhy ochranného plynu
Běžně používané ochranné plyny pro laserové svařování jsou především N2, Ar, He, jejich fyzikální a chemické vlastnosti jsou různé, a proto se liší i vliv na svarový šev.
1. Dusík N2
Ionizační energie N2 je střední, vyšší než u Ar a nižší než u He. Stupeň ionizace působením laseru je průměrný, což může lépe omezit tvorbu plazmových oblaků a zvýšit tak efektivní využití laseru. Dusík může při určité teplotě chemicky reagovat s hliníkovou slitinou a uhlíkovou ocelí za vzniku nitridu, který zvýší křehkost svaru a sníží houževnatost a bude mít větší nepříznivý vliv na mechanické vlastnosti svarového spoje, takže je nedoporučuje se používat dusík k ochraně hliníkové slitiny a svaru uhlíkové oceli. Chemickou reakcí mezi dusíkem a nerezovou ocelí vznikají nitridy, které mohou zlepšit pevnost svarového spoje a pomohou zlepšit mechanické vlastnosti svaru, proto lze při svařování nerezové oceli použít dusík jako ochranný plyn.
2. Argon Ar
Ionizační energie Ar je relativně nízká, stupeň ionizace působením laseru je vysoký, nepřispívá k řízení tvorby plazmového oblaku, bude mít určitý dopad na efektivní využití laseru, ale aktivita Ar je velmi nízká, je obtížné chemicky reagovat s běžnými kovy a cena Ar není vysoká; kromě toho je hustota Ar větší, což vede k poklesu na horní část svarové lázně, může lépe chránit svarovou lázeň, takže může být použit jako běžný ochranný plyn.
3. Helium He
Ionizační energie He je nejvyšší a stupeň ionizace je při působení laseru velmi nízký, takže může dobře řídit tvorbu plazmového oblaku a laser může dobře pracovat na kovu. Cena He je však tak vysoká, že se nepoužívá pro masově vyráběné produkty. Obecně se používá pro vědecký výzkum nebo produkty s velmi vysokou přidanou hodnotou. Způsob, jakým je vháněn ochranný plyn.
Existují dva hlavní typy vhánění ochranného plynu: jedním je ochranný plyn vháněný boční hřídelí a druhým je koaxiální ochranný plyn.
Obecně se doporučuje používat metodu bočního foukání ochranného plynu.
Princip výběru metody foukání ochranného plynu
Předně by mělo být jasné, že tzv. „oxidace“ svaru je pouze obecný název, teoreticky označuje chemickou reakci mezi svarem a škodlivými složkami ve vzduchu, vedoucí ke zhoršení kvality svaru. svar, běžně svarový kov při určité teplotě a chemická reakce kyslíku, dusíku, vodíku atd. ve vzduchu.
Aby se zabránilo „oxidaci“ svaru, je třeba omezit nebo se vyhnout kontaktu mezi takovými škodlivými složkami a svarovým kovem při vysoké teplotě, což je nejen roztavený kov lázně, ale celý proces od roztavení svarového kovu až po lázeň. kov ztuhne a jeho teplota se sníží pod určitou teplotu.
Například svařování titanové slitiny, kdy teplota nad 300 stupňů může rychle absorbovat vodík, 450 stupňů nad rychlou absorpcí kyslíku, 600 stupňů nad rychlou absorpcí dusíku, takže titanová slitina svařuje při tuhnutí a teplotě až 300 stupňů pod tento stupeň podléhá účinnému ochrannému účinku, jinak dojde k "oxidaci".
Z výše uvedeného popisu je snadné pochopit, že ochranný plyn vháněný do nejen včasné ochrany svarové lázně, ale také nutnost mít svařenou právě ztuhlou plochu pro ochranu, takže obecné použití boční osy bočního ofukování ochranné plyn, protože tento způsob ochrany oproti koaxiální ochraně širšího rozsahu ochrany, zejména pro svar právě ztuhlé oblasti má lepší ochranu.
Pro strojírenské aplikace nelze všechny produkty chránit bočním foukáním ochranného plynu a pro některé specifické produkty lze použít pouze koaxiální ochranný plyn, což vyžaduje cílený výběr ze struktury produktu a tvaru spoje.
Volba konkrétní metody foukání ochranného plynu
1. Přímý svarový šev
Tvar svaru je rovný a tvar spoje je tupý spoj, přeplátovaný spoj, rohový spoj nebo skládaná svarová hlava.
2. Rovinný svar s uzavřeným vzorem
Tvar svarového švu je uzavřený vzor, jako je rovinný obvodový tvar, rovinný mnohostranný tvar, rovinný vícesegmentový tvar čáry atd. Tvar spoje je tupý spoj, přeplátovaný spoj, skládaná svarová hlava atd. Tento typ produktu je výhodnější než metoda koaxiálního ochranného plynu.
Výběr ochranného plynu přímo ovlivňuje kvalitu, účinnost a cenu svařovací výroby, ale vzhledem k rozmanitosti svařovacích materiálů je výběr svařovacího plynu komplikovaný i při vlastním procesu svařování, což vyžaduje komplexní zvážení svařovacích materiálů, metod svařování , svařovací polohy a požadované výsledky svařování a pomocí svařovacích testů vybrat vhodnější svařovací plyn a dosáhnout lepších výsledků svařování.
