Lasersvejsning: Sådan vælger du din beskyttelsesgas

At vælge den rigtige lasersvejsehjælpegas er en af ​​de mest kritiske beslutninger, du træffer, men den bliver ofte misforstået. Har du nogensinde spekuleret på, hvorfor en tilsyneladende perfekt lasersvejsning fejlede under belastning? Svaret ligger måske i luften ... eller rettere sagt i den specifikke gas, du brugte til at beskytte svejsningen.

Denne gas, også kaldet beskyttelsesgas til lasersvejsning, er ikke bare et valgfrit tilbehør; det er en fundamental del af processen. Den udfører tre ufravigelige opgaver, der direkte bestemmer kvaliteten, styrken og udseendet af dit endelige produkt.

Det beskytter svejsningen:Hjælpegassen skaber en beskyttende boble omkring det smeltede metal og beskytter det mod atmosfæriske gasser som ilt og nitrogen. Uden denne skjold får man katastrofale defekter som oxidation (en svag, misfarvet svejsning) og porøsitet (små bobler, der kompromitterer styrken).

Det sikrer fuld laserkraft:Når laseren rammer metallet, kan den skabe en "plasmasky". Denne sky kan faktisk blokere og sprede laserens energi, hvilket fører til overfladiske, svage svejsninger. Den rigtige gas blæser dette plasma væk og sikrer, at laserens fulde effekt når emnet.

Det beskytter dit udstyr:Gasstrømmen forhindrer også metaldamp og -sprøjt i at flyve op og forurene den dyre fokuseringslinse i dit laserhoved, hvilket sparer dig for dyr nedetid og reparationer.

Valg af beskyttelsesgas til lasersvejsning: De vigtigste konkurrenter

Dit valg af gas kan koges ned til tre hovedaktører: argon, nitrogen og helium. Tænk på dem som forskellige specialister, du ville ansætte til et job. Hver især har unikke styrker, svagheder og ideelle anvendelsesmuligheder.

Argon (Ar): Den pålidelige allrounder

Argon er svejseverdenens arbejdshest. Det er en inert gas, hvilket betyder, at den ikke reagerer med smeltebadet. Den er også tungere end luft, så den giver en fremragende og stabil afskærmning uden behov for overdrevent høje flowhastigheder.

Bedst til:Et stort udvalg af materialer, herunder aluminium, rustfrit stål og især reaktive metaller som titanium. Argonlasersvejsning er det foretrukne valg til fiberlasere, fordi det giver en ren, lys og glat svejsefinish.

Vigtig overvejelse:Den har et lavt ioniseringspotentiale. Med meget kraftige CO₂-lasere kan den bidrage til plasmadannelse, men til de fleste moderne fiberlaserapplikationer er den det perfekte valg.

Kvælstof (N₂): Den omkostningseffektive performer

Nitrogen er den budgetvenlige løsning, men lad dig ikke narre af den lavere pris. I den rigtige anvendelse er det ikke bare en skjold; det er en aktiv medspiller, der rent faktisk kan forbedre svejsningen.

Bedst til:Visse kvaliteter af rustfrit stål. Brug af nitrogen til lasersvejsning af rustfrit stål kan fungere som et legeringsmiddel, der stabiliserer metallets indre struktur for at forbedre mekanisk styrke og korrosionsbestandighed.

Vigtig overvejelse:Nitrogen er en reaktiv gas. Brug af det på det forkerte materiale, som titanium eller visse typer kulstofstål, er en opskrift på katastrofe. Det vil reagere med metallet og forårsage alvorlig sprødhed, hvilket fører til en svejsning, der kan revne og svigte.

Helium (He): Højtydende specialist

Helium er den dyre superstjerne. Det har en meget høj varmeledningsevne og et utroligt højt ioniseringspotentiale, hvilket gør det til den ubestridte mester inden for plasmaundertrykkelse.

Bedst til:Dyb penetrationssvejsning i tykke eller meget ledende materialer som aluminium og kobber. Det er også det bedste valg til højtydende CO₂-lasere, som er meget modtagelige for plasmadannelse.

Vigtig overvejelse:Omkostninger. Helium er dyrt, og fordi det er så let, har man brug for høje strømningshastigheder for at få tilstrækkelig afskærmning, hvilket yderligere øger driftsomkostningerne.

Hurtig sammenligning af gas

Praktisk valg af lasersvejsegas: Matching af gas til metal

Teori er fantastisk, men hvordan anvender man den? Her er en enkel guide til de mest almindelige materialer.

Svejsning af rustfrit stål

Du har to fremragende valgmuligheder her. Til austenitisk og duplex rustfrit stål er nitrogen eller en blanding af nitrogen og argon ofte det bedste valg. Det forbedrer mikrostrukturen og øger svejsningens styrke. Hvis din prioritet er en perfekt ren, blank finish uden kemisk interaktion, er ren argon vejen frem.

Svejsning af aluminium

Aluminium er vanskeligt, fordi det afgiver varme så hurtigt. Til de fleste anvendelser er ren argon standardvalget på grund af dets fantastiske afskærmning. Men hvis du svejser tykkere sektioner (over 3-4 mm), er en argon-helium-blanding revolutionerende. Heliummet giver den ekstra termiske kraft, der er nødvendig for at opnå dyb, ensartet indtrængning.

Svejsning af titanium

Der er kun én regel for svejsning af titanium: brug argon med høj renhed. Brug aldrig nogensinde nitrogen eller nogen gasblanding, der indeholder reaktive gasser. Nitrogen vil reagere med titanium og danne titaniumnitrider, der gør svejsningen utrolig sprød og dømt til at fejle. Omfattende afskærmning med slæbe- og baggas er også obligatorisk for at beskytte det kølende metal mod enhver kontakt med luften.

Ekspert tip:Folk forsøger ofte at spare penge ved at sænke deres gasgennemstrømningshastighed, men det er en klassisk fejltagelse. Omkostningerne ved en enkelt mislykket svejsning på grund af oxidation opvejer langt omkostningerne ved at bruge den korrekte mængde beskyttelsesgas. Start altid med den anbefalede gennemstrømningshastighed til din anvendelse, og juster derfra.

Fejlfinding af almindelige lasersvejsefejl

Hvis du oplever problemer i dine svejsninger, er din hjælpegas en af ​​de første ting, du bør undersøge.

Oxidation og misfarvning:Dette er det mest åbenlyse tegn på dårlig afskærmning. Din gas beskytter ikke svejsningen mod ilt. Løsningen er normalt at øge din gasgennemstrømningshastighed eller kontrollere din dyse og gastilførselssystem for lækager eller blokeringer.

Porøsitet (gasbobler):Denne defekt svækker svejsningen indefra. Det kan skyldes en for lav strømningshastighed (ikke tilstrækkelig beskyttelse) eller en for høj strømningshastighed, hvilket kan skabe turbulens og trække luft ind i smeltebadet.

Inkonsekvent penetration:Hvis din svejsedybde er helt ujævn, kan du have at gøre med plasma, der blokerer laseren. Dette er almindeligt med CO₂ lasere. Løsningen er at skifte til en gas med bedre plasmadæmpning, såsom helium eller en helium-argon-blanding.

Avancerede emner: Gasblandinger og lasertyper

Styrken ved strategiske blandinger

Nogle gange er en enkelt gas ikke helt nok. Gasblandinger bruges til at få det "bedste fra begge verdener".

Argon-Helium (Ar/He):Blander argons fremragende afskærmning med heliums høje varme- og plasmadæmpning. Perfekt til dybe svejsninger i aluminium.

Argon-hydrogen (Ar/H₂):En lille mængde brint (1-5%) kan fungere som et "reduktionsmiddel" på rustfrit stål, hvor det opfanger tilfældig ilt og producerer en endnu lysere og renere svejsesøm.

CO₂ vs.FiberValg af den rigtige laser

CO₂-lasere:De er meget modtagelige for plasmadannelse. Det er derfor, at dyrt helium er så almindeligt i højtydende CO2₂ applikationer.

Fiberlasere:De er meget mindre tilbøjelige til plasmaproblemer. Denne fantastiske fordel giver dig mulighed for at bruge mere omkostningseffektive gasser som argon og nitrogen til langt de fleste opgaver uden at gå på kompromis med ydeevnen.

Den nederste linje

Valg af en lasersvejsehjælpegas er en kritisk procesparameter, ikke en eftertanke. Ved at forstå kernefunktionerne i afskærmning, beskyttelse af din optik og styring af plasma, kan du træffe et informeret valg. Tilpas altid gassen til materialet og de specifikke krav til din applikation.

Er du klar til at optimere din lasersvejseproces og eliminere gasrelaterede defekter? Gennemgå dit nuværende gasvalg i forhold til disse retningslinjer, og se om en simpel ændring kan føre til en væsentlig forbedring af kvalitet og effektivitet.