Gaz de protecție
În procesul de sudare cu laser, gazul inert este adesea folosit pentru a proteja piscina topită. Atunci când unele materiale sunt sudate, oxidarea de suprafață este posibil să nu fie luată în considerare, dar este posibil ca protecția să nu fie luată în considerare. Cu toate acestea, pentru majoritatea aplicațiilor, heliul, argonul, azotul și alte gaze sunt adesea utilizate ca protecție pentru a face piesa de lucru în Evitați oxidarea în timpul sudării.
Heliul nu este ușor de ionizat (energie de ionizare mai mare), ceea ce permite laserului să treacă fără probleme, iar energia fasciculului ajunge la suprafața piesei de prelucrare fără obstacole. Acesta este cel mai eficient gaz de protecție utilizat la sudarea cu laser, dar este mai scump.
Argonul este mai ieftin și mai dens, deci efectul de protecție este mai bun. Cu toate acestea, este susceptibilă la ionizarea plasmei metalice la temperatură înaltă, care protejează o parte a fasciculului de a fi direcționată către piesa de lucru, reduce puterea efectivă a laserului pentru sudare și, de asemenea, dăunează vitezei și pătrunderii sudurii. Suprafața sudurii protejate de argon este mai netedă decât atunci când este protejată de heliu.
Azotul este cel mai ieftin gaz de protecție, dar nu este potrivit pentru sudarea anumitor tipuri de oțel inoxidabil, în principal din cauza unor probleme metalurgice, cum ar fi uneori producerea porilor în zona de suprapunere.
A doua funcție de utilizare a gazului de protecție este de a proteja lentila de focalizare de contaminarea cu vapori de metal și de stropirea picăturilor de lichid. Mai ales în sudura laser cu putere mare, deoarece materialul evacuat este foarte puternic, este mai necesar să protejați obiectivul în acest moment.
Al treilea rol de protecție a gazelor este de a disipa ecranarea plasmatică produsă prin sudarea cu laser de mare putere. Vaporii metalici absoarbe energia fasciculului laser și se ionizează într-un nor de plasmă, iar gazul de ecranare din jurul vaporilor de metal este ionizat și prin încălzire. Dacă există prea multă plasmă, energia fasciculului laser este consumată de o anumită măsură de plasmă. Plasma există pe suprafața piesei de prelucrat ca a doua sursă de energie, ceea ce face ca adâncimea de penetrare să fie mică și suprafața bazinului de sudură. Măriți rata de recombinare a electronilor prin creșterea coliziunii cu trei corpuri de electroni cu atomi neutri pentru a reduce densitatea electronilor în plasmă. Cu cât atomul neutru este mai ușor, cu atât frecvența de coliziune este mai mare și rata de recombinare este mai mare. Pe de altă parte, numai gazul de ecranare cu energie de ionizare ridicată nu va crește densitatea electronilor datorită ionizării gazului în sine.
Material | Heliu | argon | Azot | Aluminiu | Magneziu | Fier |
Masa atomică (moleculă) | 4 | 40 | 28 | 27 | 24 | 56 |
Energie de ionizare (eV) | 24.46 | 15.68 | 14.5 | 5.96 | 7.61 | 7.83 |
Tabelul1.Masea atomică (moleculă) și energia de ionizare a sumelor generale și a metalelor
Din tabel se poate observa că dimensiunea plasmei este legată de diferitele gaze de protecție utilizate, heliul este cel mai mic, urmat de azot și cel mai mare atunci când se folosește argon. Cu cât dimensiunea plasmei este mai mare, cu atât adâncimea de penetrare este mai mică. Gradul de ionizare și densitatea gazelor fac diferența în dimensiunea plasmei.
Heliul are cea mai mică ionizare și densitate. Acesta poate alunga rapid vaporii de metal în creștere generate din bazinul de metale topite. Prin urmare, utilizarea heliului ca gaz de protecție poate suprima plasma în cea mai mare măsură, crescând astfel adâncimea de penetrare și creșterea vitezei de sudare; din cauza greutății sale ușoare, poate scăpa și nu este ușor să provoace pori. Desigur, din efectul de sudare efectiv, efectul protecției cu argon nu este rău. Influența norului de plasmă asupra pătrunderii este cea mai evidentă în zona cu viteză mică de sudare. Când viteza de sudare crește, influența sa va fi slăbită.
Gazul de protecție este evacuat prin deschiderea duzei cu o anumită presiune pentru a ajunge la suprafața piesei de prelucrat. Forma hidrodinamică a duzei și diametrul de ieșire sunt foarte importante. Trebuie să fie suficient de mare pentru a conduce gazul de protecție pulverizat pentru a acoperi suprafața de sudare, dar pentru a proteja eficient lentila și pentru a preveni contaminarea cu vapori de metal sau deteriorarea stropirii metalice a obiectivului, dimensiunea duzei trebuie, de asemenea, să fie limitată. De asemenea, debitul trebuie controlat, în caz contrar, fluxul laminar al gazului de protecție va deveni turbulent, iar atmosfera va fi atrasă în bazinul topit și va forma în cele din urmă pori.
Pentru a îmbunătăți efectul de protecție, poate fi utilizată și o suflare laterală suplimentară, adică gazul de protecție este injectat direct în orificiul de sudare adânc de penetrare la un anumit unghi printr-o duză cu un diametru mai mic. Gazul de protecție nu numai că suprima norul de plasmă de pe suprafața piesei de prelucrare, dar, de asemenea, exercită o influență asupra formării plasmei și a găurilor mici în gaură, iar adâncimea de penetrare este în continuare crescută și o sudură cu o adâncime și lățime ideale. este obținut. Cu toate acestea, această metodă necesită un control precis al mărimii și direcției fluxului de aer, altfel este ușor să producă turbulențe și să distrugă bazinul topit, ceea ce face procesul de sudare dificil de stabilizat.
