Laserschweißmaschinen sind in der industriellen Fertigung weit verbreitete Schweißgeräte und unverzichtbar für die Lasermaterialbearbeitung. Seit ihren Anfängen hat sich die Technologie stetig weiterentwickelt und zahlreiche Schweißgerätetypen hervorgebracht, darunter die weit verbreitete handgeführte Laserschweißmaschine, ein leistungsstarkes Hilfsmittel für Schweißprozesse.
Warum Schutzgas beim Schweißen mit einem handgeführten Laserschweißgerät verwenden? Handgeführte Laserschweißgeräte stellen ein neuartiges Schweißverfahren dar, das sich vor allem für dünnwandige Werkstoffe und Präzisionsteile eignet. Sie ermöglichen Punkt-, Stumpf-, Überlapp- und Dichtschweißungen und zeichnen sich durch ein hohes Tiefenverhältnis, geringe Schweißnahtbreite, kleine Wärmeeinflusszone, geringe Verformung, hohe Schweißgeschwindigkeit und eine glatte, ästhetisch ansprechende Schweißnaht aus. Die Nachbehandlung ist minimal oder gar nicht erforderlich. Die Schweißnaht ist von hoher Qualität, porenfrei, präzise gesteuert, hat einen kleinen Fokuspunkt, eine hohe Positioniergenauigkeit und lässt sich leicht automatisieren.
1. Es kann die Fokussierlinse vor Metalldampfverschmutzung und dem Verspritzen von Flüssigkeitströpfchen schützen.
Das Schutzgas schützt die Fokussierlinse der Laserschweißanlage vor Metalldampfverschmutzung und dem Spritzen von Flüssigkeitströpfchen, insbesondere beim Hochleistungsschweißen, da der Ausstoß sehr stark ist und der Schutz der Linse in diesem Fall umso wichtiger ist.
2. Schutzgas ist wirksam bei der Ableitung der Plasmaabschirmung beim Hochleistungslaserschweißen.
Der Metalldampf absorbiert den Laserstrahl und ionisiert zu einer Plasmawolke. Das Schutzgas um den Metalldampf wird durch die Hitze ebenfalls ionisiert. Bei zu hoher Plasmakonzentration wird ein Teil des Laserstrahls vom Plasma absorbiert. Das Plasma wirkt als zweite Energiequelle auf der Werkstückoberfläche, wodurch die Einbrandtiefe abnimmt und die Oberfläche des Schmelzbades sich verbreitert.
Die Rekombinationsrate von Elektronen wird erhöht, indem die Dreikörperkollisionen von Elektronen mit Ionen und neutralen Atomen verstärkt werden, um die Elektronendichte im Plasma zu verringern. Je leichter die neutralen Atome sind, desto höher ist die Kollisionsfrequenz und damit die Rekombinationsrate. Andererseits erhöht ein Schutzgas mit hoher Ionisierungsenergie allein die Elektronendichte nicht, da das Gas selbst ionisiert wird.
3. Das Schutzgas kann das Werkstück während des Schweißens vor Oxidation schützen.
Die Laserschweißmaschine benötigt eine spezielle Gasart. Zum Schutz des Werkstücks sollte das Programm so eingestellt sein, dass zuerst das Schutzgas und anschließend der Laserstrahl abgegeben wird, um die Oxidation des gepulsten Lasers während der kontinuierlichen Bearbeitung zu verhindern. Das Schutzgas schützt das Schmelzbad. Bei manchen Werkstoffen, die unabhängig von der Oberflächenoxidation geschweißt werden, ist ein Schutz möglicherweise nicht erforderlich. In den meisten Anwendungen werden jedoch Helium, Argon, Stickstoff und andere Gase als Schutzgas eingesetzt, um zu verhindern, dass das Werkstück während des Schweißvorgangs oxidationsanfällig wird.
4. Die Gestaltung der Düsenlöcher
Das Schutzgas wird mit einem bestimmten Druck durch die Düse eingespritzt und erreicht die Werkstückoberfläche. Die hydrodynamische Form der Düse und der Auslassdurchmesser sind von entscheidender Bedeutung. Der Auslass muss groß genug sein, um das versprühte Schutzgas so zu verteilen, dass die Schweißoberfläche vollständig bedeckt ist. Gleichzeitig muss die Düsengröße begrenzt werden, um die Schweißlinse effektiv zu schützen und eine Kontamination durch Metalldampf oder Beschädigungen durch Metallspritzer zu verhindern. Auch die Durchflussrate muss kontrolliert werden, da sonst die laminare Strömung des Schutzgases turbulent wird und Luft in das Schmelzbad gelangt, was zur Bildung von Poren führen kann.
Beim Laserschweißen beeinflusst das Schutzgas die Schweißnahtform, die Schweißnahtqualität, den Schweißeinbrand und die Schweißnahtbreite. In den meisten Fällen wirkt sich das Einblasen von Schutzgas positiv auf die Schweißnaht aus, es kann aber auch negative Folgen haben.
Positive Rolle:
1) Durch die korrekte Zufuhr von Schutzgas wird das Schmelzbad wirksam geschützt, um die Oxidation zu verringern oder sogar zu vermeiden.
2) Durch die korrekte Zufuhr von Schutzgas kann die beim Schweißen entstehenden Spritzer wirksam reduziert werden.
3) Durch die korrekte Zufuhr des Schutzgases kann eine gleichmäßige Ausbreitung des Schmelzbades beim Erstarren gefördert werden, wodurch eine gleichmäßige und schöne Schweißnaht entsteht.
4) Durch das korrekte Einblasen von Schutzgas kann die Abschirmwirkung der Metalldampffahne oder der Plasmawolke auf den Laser wirksam reduziert und die effektive Ausnutzungsrate des Lasers erhöht werden;
5) Durch die korrekte Zufuhr von Schutzgas kann die Schweißnahtporosität wirksam reduziert werden.
Solange Gasart, Gasdurchflussrate und Blasmodus korrekt gewählt sind, lässt sich der optimale Effekt erzielen. Eine falsche Anwendung des Schutzgases kann jedoch negative Auswirkungen auf das Schweißergebnis haben.
Nebenwirkung:
1) Eine unsachgemäße Zufuhr von Schutzgas kann zu schlechten Schweißnähten führen:
2) Die Wahl des falschen Gases kann zu Rissen in der Schweißnaht führen und auch die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht beeinträchtigen.
3) Die Wahl einer falschen Gasblasdurchflussrate kann zu einer stärkeren Oxidation der Schweißnaht führen (sei es eine zu hohe oder zu niedrige Durchflussrate) und kann außerdem dazu führen, dass das Schmelzbad durch äußere Kräfte stark gestört wird, was zum Zusammenbruch der Schweißnaht oder zu einer ungleichmäßigen Schweißnahtbildung führt.
4) Die Wahl der falschen Gaseinspritzmethode führt dazu, dass die Schweißnaht ihren Schutzeffekt nicht erreicht oder sogar im Grunde gar keinen Schutzeffekt aufweist oder sich negativ auf die Schweißnahtbildung auswirkt;
5) Die Zufuhr von Schutzgas hat einen gewissen Einfluss auf den Schweißdurchbruch, insbesondere beim Schweißen dünner Bleche verringert sie den Schweißdurchbruch.
Im Allgemeinen wird Helium als Schutzgas verwendet, da es das Plasma am besten unterdrückt und dadurch die Einbrandtiefe und Schweißgeschwindigkeit erhöht. Es ist leicht, kann entweichen und verursacht kaum Poren. Unsere praktischen Schweißergebnisse zeigen jedoch, dass auch Argon als Schutzgas gute Ergebnisse liefert.
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Veröffentlichungsdatum: 04.02.2023
