เหตุใดเครื่องเชื่อมเลเซอร์จึงต้องใช้แก๊สขณะเชื่อม

เครื่องเชื่อมเลเซอร์เป็นอุปกรณ์เชื่อมชนิดหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปในการผลิตทางอุตสาหกรรม และยังเป็นเครื่องจักรที่ขาดไม่ได้สำหรับการแปรรูปวัสดุด้วยเลเซอร์ จากการพัฒนาเครื่องเชื่อมเลเซอร์ในยุคแรกเริ่มจนถึงปัจจุบัน เทคโนโลยีได้ค่อยๆ พัฒนาจนสมบูรณ์ และได้มีการพัฒนาเครื่องเชื่อมหลายประเภท รวมถึงเครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบพกพาที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งเป็นผู้ช่วยที่มีประสิทธิภาพสำหรับการปฏิบัติงานเชื่อม

เหตุใดจึงต้องใช้ก๊าสปกคลุมเมื่อเชื่อมด้วยเครื่องเชื่อมเลเซอร์มือถือ? เครื่องเชื่อมเลเซอร์มือถือเป็นวิธีการเชื่อมแบบใหม่ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการเชื่อมวัสดุผนังบางและชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งสามารถทำการเชื่อมแบบจุด การเชื่อมแบบชน การเชื่อมแบบซ้อนทับ การเชื่อมปิดผนึก ฯลฯ ได้ โดยมีอัตราส่วนความลึกสูง ความกว้างของรอยเชื่อมเล็ก พื้นที่ที่ได้รับผลกระทบน้อย การเสียรูปน้อย ความเร็วในการเชื่อมสูง รอยเชื่อมเรียบและสวยงาม ไม่จำเป็นต้องจัดการหรือต้องการเพียงการบำบัดเล็กน้อยหลังการเชื่อม รอยเชื่อมคุณภาพสูง ไม่มีรูพรุน ควบคุมได้อย่างแม่นยำ จุดโฟกัสเล็ก ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งสูง และง่ายต่อการทำงานอัตโนมัติ

1. สามารถป้องกันเลนส์โฟกัสจากการปนเปื้อนของไอโลหะและการกระเด็นของหยดของเหลวได้

ก๊าสปกคลุมสามารถปกป้องเลนส์โฟกัสของเครื่องเชื่อมเลเซอร์จากการปนเปื้อนของไอโลหะและการกระเด็นของหยดของเหลว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเชื่อมกำลังสูง เนื่องจากแรงพ่นจะรุนแรงมาก และการปกป้องเลนส์ในเวลานั้นจึงมีความจำเป็นมากขึ้น

2. ก๊าสปกคลุมมีประสิทธิภาพในการกระจายพลาสมาที่เกิดจากการเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังสูง

ไอโลหะดูดซับลำแสงเลเซอร์และแตกตัวเป็นไอออนกลายเป็นกลุ่มพลาสมา และก๊าซป้องกันรอบไอโลหะก็จะแตกตัวเป็นไอออนเนื่องจากความร้อน หากมีพลาสมามากเกินไป ลำแสงเลเซอร์จะถูกพลาสมาดูดซับไปบางส่วน พลาสมาจะอยู่บนพื้นผิวการทำงานในฐานะพลังงานทุติยภูมิ ซึ่งทำให้การทะลุทะลวงตื้นและพื้นผิวของบ่อหลอมโลหะกว้างขึ้น

อัตราการรวมตัวกันใหม่ของอิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มการชนกันแบบสามอนุภาคของอิเล็กตรอนกับไอออนและอะตอมที่เป็นกลาง เพื่อลดความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในพลาสมา ยิ่งอะตอมที่เป็นกลางมีน้ำหนักเบาเท่าใด ความถี่ในการชนก็จะยิ่งสูงขึ้น และอัตราการรวมตัวกันใหม่ก็จะยิ่งสูงขึ้น ในทางกลับกัน ก๊าซป้องกันที่มีพลังงานไอออนไนเซชันสูงเพียงอย่างเดียวจะไม่เพิ่มความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเนื่องจากการไอออนไนเซชันของก๊าซเอง

 

3. ก๊าซป้องกันสามารถปกป้องชิ้นงานจากการเกิดออกซิเดชันระหว่างการเชื่อมได้

เครื่องเชื่อมเลเซอร์ต้องใช้ก๊าซชนิดหนึ่งในการเชื่อม การป้องกันนั้นจำเป็น และควรตั้งค่าโปรแกรมให้ปล่อยก๊าซป้องกันก่อน แล้วจึงปล่อยเลเซอร์ เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของเลเซอร์แบบพัลส์ในระหว่างการประมวลผลอย่างต่อเนื่อง ก๊าซเฉื่อยสามารถปกป้องบ่อหลอมได้ ในบางกรณี การเชื่อมวัสดุโดยไม่คำนึงถึงการเกิดออกซิเดชันบนพื้นผิว อาจไม่จำเป็นต้องพิจารณาการป้องกัน แต่สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ มักใช้ฮีเลียม อาร์กอน ไนโตรเจน และก๊าซอื่นๆ เป็นก๊าซป้องกัน เพื่อป้องกันไม่ให้ชิ้นงานเกิดออกซิเดชันในระหว่างการเชื่อม

4. การออกแบบรูหัวฉีด

ก๊าสปกคลุมจะถูกฉีดเข้าไปด้วยแรงดันที่กำหนดผ่านหัวฉีดเพื่อไปถึงพื้นผิวของชิ้นงาน รูปทรงตามหลักพลศาสตร์ของไหลของหัวฉีดและเส้นผ่านศูนย์กลางของช่องทางออกมีความสำคัญมาก ต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะผลักดันก๊าสปกคลุมที่ฉีดพ่นให้ครอบคลุมพื้นผิวการเชื่อม แต่เพื่อปกป้องเลนส์อย่างมีประสิทธิภาพและป้องกันไอโลหะจากการปนเปื้อนหรือการกระเด็นของโลหะจากการทำลายเลนส์ ขนาดของหัวฉีดก็ควรจำกัดด้วยเช่นกัน อัตราการไหลก็ควรได้รับการควบคุม มิฉะนั้นการไหลแบบราบเรียบของก๊าสปกคลุมจะกลายเป็นการไหลแบบปั่นป่วน และบรรยากาศจะเข้าไปในบ่อหลอมเหลว ทำให้เกิดรูพรุนในที่สุด

ในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ก๊าสปกคลุมจะมีผลต่อรูปทรงของรอยเชื่อม คุณภาพของรอยเชื่อม การแทรกซึม และความกว้างของการแทรกซึม ในกรณีส่วนใหญ่ การเป่าก๊าสปกคลุมจะมีผลดีต่อรอยเชื่อม แต่ก็อาจส่งผลเสียได้เช่นกัน

 

บทบาทเชิงบวก:

1) การเป่าก๊าสปกคลุมอย่างถูกต้องจะช่วยปกป้องบ่อหลอมโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดหรือป้องกันการเกิดออกซิเดชันได้

2) การเป่าก๊าสปกคลุมอย่างถูกต้องสามารถลดการกระเด็นของโลหะที่เกิดขึ้นระหว่างการเชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3) การเป่าก๊าซป้องกันอย่างถูกต้องจะช่วยส่งเสริมการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอของบ่อหลอมโลหะเมื่อแข็งตัว ทำให้รูปทรงของรอยเชื่อมมีความสม่ำเสมอและสวยงาม

4) การเป่าก๊าซป้องกันอย่างถูกต้องสามารถลดผลกระทบจากการบดบังของไอโลหะหรือกลุ่มพลาสมาต่อเลเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเพิ่มอัตราการใช้ประโยชน์ของเลเซอร์ให้สูงขึ้น

5) การเป่าก๊าสปกคลุมอย่างถูกต้องสามารถลดรูพรุนในรอยเชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ตราบใดที่เลือกชนิดของแก๊ส อัตราการไหลของแก๊ส และโหมดการเป่าลมอย่างถูกต้อง ก็จะได้ผลลัพธ์ที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม การใช้แก๊สป้องกันที่ไม่ถูกต้องก็อาจส่งผลเสียต่อการเชื่อมได้เช่นกัน

ผลข้างเคียง:

1) การเป่าก๊าซปกคลุมที่ไม่เหมาะสมอาจส่งผลให้รอยเชื่อมไม่ดี:

2) การเลือกใช้แก๊สผิดประเภทอาจทำให้เกิดรอยแตกในรอยเชื่อม และอาจส่งผลให้คุณสมบัติทางกลของรอยเชื่อมลดลงได้

3) การเลือกอัตราการไหลของแก๊สเป่าที่ไม่เหมาะสม อาจนำไปสู่การเกิดออกซิเดชันที่รุนแรงมากขึ้นในรอยเชื่อม (ไม่ว่าอัตราการไหลจะมากเกินไปหรือน้อยเกินไป) และอาจทำให้โลหะในบ่อหลอมถูกรบกวนอย่างรุนแรงจากแรงภายนอก ส่งผลให้รอยเชื่อมยุบตัวหรือเกิดการขึ้นรูปที่ไม่สม่ำเสมอ

4) การเลือกวิธีการฉีดแก๊สที่ไม่ถูกต้องจะทำให้การเชื่อมไม่สามารถให้ผลการป้องกันที่ดี หรืออาจไม่มีผลการป้องกันเลย หรืออาจส่งผลเสียต่อการก่อตัวของรอยเชื่อม

5) การอัดก๊าซป้องกันเข้าไปในรอยเชื่อมจะมีผลกระทบต่อความลึกของรอยเชื่อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเชื่อมแผ่นโลหะบาง ซึ่งจะทำให้ความลึกของรอยเชื่อมลดลง

 

โดยทั่วไปแล้ว ฮีเลียมถูกใช้เป็นก๊าซป้องกัน ซึ่งสามารถยับยั้งพลาสมาได้มากที่สุด ทำให้เพิ่มความลึกในการทะลุทะลวงและเพิ่มความเร็วในการเชื่อม นอกจากนี้ยังมีน้ำหนักเบา ระเหยง่าย และไม่ก่อให้เกิดรูพรุนได้ง่าย แน่นอนว่าจากผลการเชื่อมจริงของเรา การใช้ก๊าซอาร์กอนเป็นก๊าซป้องกันก็ให้ผลลัพธ์ที่ไม่เลวเช่นกัน

หากคุณต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ หรือต้องการซื้อเครื่องเชื่อมเลเซอร์ที่ดีที่สุดสำหรับคุณกรุณาฝากข้อความไว้ในเว็บไซต์ของเรา หรือส่งอีเมลถึงเราโดยตรง!