Izbira in uporaba plinov med varjenjem
1. Osnovna vloga plinov pri laserskem varjenju
· Zaščita staljenega bazena: preprečevanje oksidacijskih in nitriranih reakcij med kovino in kisikom, dušikom itd. . v zraku pri visokih temperaturah in izogibanje pomanjkljivosti
· Pomoč pri hlajenju staljenega bazena: Nadzor hitrosti strjevanja staljenega bazena skozi pretok zraka za izboljšanje mikrostrukture in lastnosti zvarnega šiva .
· Odstranjevanje škropljenja: Zmanjšanje kontaminacije objektiva ali površine obdelovanca, ki jo povzroča brizganje kovin med varjenjem .
· Uravnavanje plazme: med laserskim varjenjem z veliko močjo zaviranje absorpcije plazemskega oblaka z lasersko energijo za izboljšanje učinkovitosti porabe energije .
2. Skupne vrste in značilnosti plinov, ki se uporabljajo pri laserskem varjenju
· Inertni plini (večinoma se uporabljajo za zaščito)
Argon (AR): visoka gostota, odličen zaščitni učinek, nizki stroški; stabilen pretok zraka, manj nagnjen k brizganju . primeren za varjenje nerjavečega jekla, aluminijeve zlitine, bakra in drugih neželenih kovin ter tankih plošč, še posebej primernih za impulzno lasersko varjenje .
Helij (HE): nizka gostota in visoka toplotna prevodnost, ki lahko učinkovito zavirata plazmo in poveča sposobnost penetracije globokega fuzijskega varjenja; Vendar so stroški visoki . primerni za neprekinjeno lasersko varjenje debelih plošč (na primer ogljikovo jeklo, titanovo zlitino) ali za scenarije, kjer je potrebna visoka hitrost varjenja .
· Aktivni plin (ki se uporablja za določene materiale ali procese)
Ogljikov dioksid (CO₂):
Reagira s kovinami, da tvori CO, kar lahko zmanjša površinsko napetost staljenega bazena in izboljša pretočnost staljenega bazena ., vendar je nagnjeno k povzročitvi oksidacije zvara .
Veljavni scenariji: varjenje z nizko ogljikovo jekleno varjenje (ki ga je treba uporabiti v kombinaciji z drugimi plini) ali za kompozitno varjenje z laserjem-MIG .
Dušik (n₂):
Je stroškovno učinkovit, vendar zlahka tvori trde in krhke nitride s kovinami, kot sta titanij in aluminij, kar vpliva na žilavost zvara .
Veljavni scenariji: varjenje površinskega tesnjenja iz nerjavečega jekla (za nekritične strukture) ali varjenje bakrene zlitine (za zaviranje oksidacije) .
3. Ključni dejavniki za izbiro plina
· Vrtilne vrste materiala
Aluminijasta zlitina: prednostno uporablja čisti argon (AR), pri čemer se izogibate dušikovemu embritlementu; Za debele plošče razmislite o mešanici argon-helium (e . g . ar: he=7: 3) .
Carbon steel / stainless steel: Thin plates use argon, medium-thick plates (>5 mm) z mešanico helija ali argon-helija za povečanje globine penetracije; Za jeklo z nizko eminoagljico je majhno količino Co₂ (<5%) can be added to improve the fluidity of the molten pool.
Baker / titanova zlitina: bakreno varjenje uporablja argon ali dušik (za preprečevanje oksidacije), Titanijeva zlitina uporablja argon z visoko čistostjo (da se izogne nitridiranju) .
· Parametri procesa varjenja
High-power continuous welding (>2kW): uporabite helij ali argon-helijsko mešanico in zmanjšate zaščito plazme;
Varjenje z nizko močjo (<1kW): Pure argon is sufficient, with low cost and stable protection effect.
· Zahteve glede kakovosti varjenja
Zvari z visoko žilavostjo (na primer vesoljske komponente): izogibajte se dušiku, raje argon ali helij;
Zvar z visokimi zahtevami za gladkost: uporabite argon ali helij za zmanjšanje lestvice škropljenja in oksida .
4. ključne točke za uporabo plinov
· Nadzor čistosti plina
Čistost inertnih plinov mora biti večja ali enaka 99,99% (nečistoče, kot sta voda in kisik, lahko povzročijo poroznost zvara);
Čistost aktivnih plinov (na primer CO₂) mora biti večja ali enaka 99 . 5%in jih je treba posušiti (da se izognete vlagi, ki povzročajo vodikove pore).
· Ureditev pretoka plina
Nizek pretok: nezadostna zaščita, nagnjena k oksidaciji;
Visok pretok: Turbulentni pretok zraka se uvede in lahko odpihne kovino staljenega bazena .
Referenčne vrednosti:
Argon plin: varjenje tanke plošče (1-3 mm) 8-15 l/min, plošča srednje debele (5-10 mm) 15-25 l/min;
Helijev plin: Hitrost pretoka mora biti 30% -50% višji kot pri argonskem plinu (zaradi njegove nizke gostote je potreben večji pretok za oblikovanje zaščitnega plina) .
· Oblikovanje in položaj šobe
Premer šobe: Običajno 6-10 mm, večji premer zahteva povečanje pretoka, manjši premer pa je nagnjen k zamašitvi;
Razdalja med šobo in obdelovancem: 5-8 mm, preblizu je mogoče zlahka onesnažiti s brizgami in predaleč zmanjša zaščitni učinek .
· Nadzor s smerjo pretoka zraka
Piha v isto smer kot smer varjenja: primerno za hitro varjenje, kar zmanjšuje motnje pretoka zraka na staljenem bazenu;
Stransko pihanje: Primerno za globoko penetracijsko varjenje, bolje za odpiranje plazme .
5. varnostni varnostni ukrepi
· Tveganje asfiksije za inertne pline
Argon in helij sta brezbarvni in brez vonja . v visokih koncentracijah, ki bodo med delovanjem izpodrinili kisik v zraku ., je treba vzdrževati prezračevanje, da se izognete uporabi v zaprtih prostorih .
· Tveganje toksičnosti in eksplozije za reaktivne pline
Prekomerna koncentracija Co₂ lahko povzroči težave z dihanjem . dušik, ko segreva, reagira s kovinami in lahko proizvaja strupene dušikove okside . Zaščitna maska je treba nositi;
Izogibajte se mešanju reaktivnih plinov z vnetljivimi plini (kot je acetilen), da preprečite eksplozijo .
· Upravljanje plinskih cilindrov
Plinske jeklenke je treba shranjevati, hraniti stran od virov toplote in požara, izhodni tlak
-- Rayther Laser Camila Wang