Лазерно заваряване: Как да изберете защитен газ

Изборът на подходящ газ за лазерно заваряване е едно от най-важните решения, които ще вземете, но често е неразбран. Някога чудили ли сте се защо привидно перфектна лазерна заварка се е провалила под напрежение? Отговорът може да е във въздуха... или по-скоро в специфичния газ, който сте използвали за защита на заварката.

Този газ, наричан още защитен газ за лазерно заваряване, не е просто допълнителна добавка; той е основна част от процеса. Той изпълнява три неотменими задачи, които пряко определят качеството, здравината и външния вид на крайния продукт.

Защитава заварката:Спомагателният газ създава защитен мехур около разтопения метал, предпазвайки го от атмосферни газове като кислород и азот. Без този щит се получават катастрофални дефекти като окисляване (слаб, обезцветен заваръчен шев) и порьозност (малки мехурчета, които компрометират здравината).

Осигурява пълна лазерна мощност:Когато лазерът докосне метала, той може да създаде „плазмен облак“. Този облак всъщност може да блокира и разсее лазерната енергия, което води до плитки, слаби заварки. Подходящият газ отвежда тази плазма, като гарантира, че пълната мощност на вашия лазер достига до детайла.

Защитава вашето оборудване:Газовият поток също така предотвратява издигането на метални пари и пръски и замърсяването на скъпата фокусираща леща във вашата лазерна глава, спестявайки ви скъпоструващи престои и ремонти.

Избор на защитен газ за лазерно заваряване: Основните претенденти

Изборът ви на газ се свежда до три основни типа: аргон, азот и хелий. Мислете за тях като за различни специалисти, които бихте наели за дадена работа. Всеки от тях има уникални силни страни, слабости и идеални случаи на употреба.

Аргон (Ar): Надеждният универсален продукт

Аргонът е работната сила в света на заваряването. Той е инертен газ, което означава, че не реагира с разтопената заваръчна вана. Освен това е по-тежък от въздуха, така че осигурява отлично и стабилно екраниращо покритие, без да е необходимо прекомерно високо ниво на потока.

Най-подходящо за:Огромна гама от материали, включително алуминий, неръждаема стомана и особено реактивни метали като титан. Аргоновото лазерно заваряване е предпочитаният избор за фибърни лазери, защото осигурява чист, ярък и гладък заваръчен шев.

Ключово съображение:Има нисък йонизационен потенциал. При много мощни CO₂ лазери може да допринесе за образуването на плазма, но за повечето съвременни приложения на фибролазери е перфектният избор.

Азот (N₂): Икономически ефективен продукт

Азотът е бюджетният вариант, но не позволявайте на по-ниската цена да ви заблуди. При правилното приложение той не е просто защитно средство; той е активен участник, който действително може да подобри заварката.

Най-подходящо за:Някои видове неръждаема стомана. Използването на азот за лазерно заваряване на неръждаема стомана може да действа като легиращ агент, стабилизиращ вътрешната структура на метала, за да подобри механичната якост и устойчивостта на корозия.

Ключово съображение:Азотът е реактивен газ. Използването му върху грешен материал, като титан или някои въглеродни стомани, е рецепта за бедствие. Той ще реагира с метала и ще причини силно крехкост, което ще доведе до заварка, която може да се напука и да се развали.

Хелий (He): Специалистът с висока производителност

Хелият е скъпата суперзвезда. Той има много висока топлопроводимост и невероятно висок йонизационен потенциал, което го прави безспорен шампион в потискането на плазмата.

Най-подходящо за:Дълбоко проникващо заваряване в дебели или силно проводими материали като алуминий и мед. Това е и най-добрият избор за мощни CO₂ лазери, които са много податливи на образуване на плазма.

Ключово съображение:Цена. Хелият е скъп и тъй като е толкова лек, са необходими високи дебити, за да се получи адекватна екранировка, което допълнително увеличава оперативните разходи.

Бързо сравнение на газовете

Практически избор на газ за лазерно заваряване: Подходящ газ за метал

Теорията е чудесна, но как да я приложите? Ето едно просто ръководство за най-често срещаните материали.

Заваряване на неръждаема стомана

Тук имате два отлични варианта. За аустенитни и дуплексни неръждаеми стомани, азотът или сместа азот-аргон често са най-добрият избор. Той подобрява микроструктурата и повишава здравината на заваръчния шев. Ако вашият приоритет е идеално чисто, блестящо покритие без химическо взаимодействие, чистият аргон е правилният избор.

Заваряване на алуминий

Алуминият е труден за заваряване, защото разсейва топлината много бързо. За повечето приложения чистият аргон е стандартният избор поради фантастичната му екранировка. Ако обаче заварявате по-дебели секции (над 3-4 мм), сместа аргон-хелий е революционна. Хелият осигурява допълнителния термичен удар, необходим за постигане на дълбоко и равномерно проникване.

Заваряване на титан

Има само едно правило за заваряване на титан: използвайте аргон с висока чистота. Никога, никога не използвайте азот или каквато и да е газова смес, съдържаща реактивни газове. Азотът ще реагира с титана, създавайки титаниеви нитриди, които правят заварката изключително крехка и обречена на повреда. Цялостната защита със заден и поддържащ газ също е задължителна, за да се предпази охлаждащият метал от всякакъв контакт с въздуха.

Съвет на експерта:Хората често се опитват да спестят пари, като намалят дебита на газа, но това е класическа грешка. Цената на една неуспешна заварка поради окисляване далеч надвишава цената на използването на правилното количество защитен газ. Винаги започвайте с препоръчителния дебит за вашето приложение и коригирайте оттам.

Отстраняване на неизправности при често срещани дефекти при лазерно заваряване

Ако виждате проблеми в заварките си, вашият помощен газ е едно от първите неща, които трябва да проверите.

Окисление и обезцветяване:Това е най-очевидният признак за лоша защита. Вашият газ не предпазва заварката от кислород. Решението обикновено е да увеличите дебита на газа или да проверите дюзата и системата за подаване на газ за течове или запушвания.

Порьозност (газови мехурчета):Този дефект отслабва заварката отвътре. Може да бъде причинен от твърде нисък (недостатъчна защита) или твърде висок дебит, което може да създаде турбуленция и да засмуче въздух в заваръчната вана.

Непоследователно проникване:Ако дълбочината на заварката ви е различна, може да имате работа с плазма, блокираща лазера. Това е често срещано при CO₂ лазери. Решението е да се премине към газ с по-добро плазмено потискане, като хелий или смес от хелий и аргон.

Разширени теми: Газови смеси и видове лазери

Силата на стратегическите смеси

Понякога един-единствен газ не е напълно достатъчен. Газови смеси се използват, за да се получи „най-доброто от двата свята“.

Аргон-Хелий (Ar/He):Съчетава отличното екраниране на аргона с високото нагряване и плазмено потискане на хелия. Идеален за дълбоки заварки на алуминий.

Аргон-водород (Ar/H₂):Малко количество водород (1-5%) може да действа като „редуктор“ върху неръждаема стомана, като улавя разсеян кислород, за да се получи още по-ярък и по-чист заваръчен шев.

CO₂ срещуФибриИзбор на правилния лазер

CO₂ лазери:Те са силно податливи на образуване на плазма. Ето защо скъпият хелий е толкова често срещан във високоенергийни CO2 генератори.₂ приложения.

Фибро лазери:Те са много по-малко податливи на проблеми с плазмата. Това фантастично предимство ви позволява да използвате по-рентабилни газове като аргон и азот за по-голямата част от задачите, без да жертвате производителността.

Долната линия

Изборът на газ за лазерно заваряване е критичен параметър на процеса, а не нещо второстепенно. Като разбирате основните функции на екранирането, защитата на оптиката и контрола на плазмата, можете да направите информиран избор. Винаги съобразявайте газа с материала и специфичните изисквания на вашето приложение.

Готови ли сте да оптимизирате процеса си на лазерно заваряване и да елиминирате дефекти, свързани с газа? Прегледайте текущия си избор на газ спрямо тези насоки и вижте дали една проста промяна може да доведе до значително подобрение в качеството и ефективността.