Jaké plyny jsou potřebné pro laserové svařování?

Laserové svařování je vysoce přesná metoda svařování, která využívá laserový paprsek k roztavení materiálu obrobku a po ochlazení vytvoří svar. Při laserovém svařování hraje klíčovou roli plyn. Ochranný plyn ovlivňuje nejen tvorbu svarového švu, kvalitu svarového švu, průnik svarového švu a šířku průniku, ale také přímo ovlivňuje kvalitu a účinnost laserového svařování. Jaké plyny jsou potřebné pro laserové svařování? Tento článek se podrobně podívá na význam plynů pro laserové svařování, používané plyny a na to, co dělají.

Proč je pro laserové svařování potřeba plyn?

Během procesu laserového svařování je laserový paprsek s vysokou energetickou hustotou zaměřen na svařovanou oblast obrobku, což způsobuje okamžité roztavení povrchového materiálu obrobku. Plyn je vyžadován během laserového svařování k ochraně oblasti svařování, řízení teploty, zlepšení kvality svaru a ochraně optického systému. Výběr vhodného typu plynu a parametrů dodávky jsou důležitými faktory pro zajištění efektivního a stabilního procesu laserového svařování a získání vysoce kvalitních výsledků svařování.

Ochrana svařovacích ploch

Během procesu laserového svařování je oblast svaru vystavena vnějšímu prostředí a je snadno ovlivněna kyslíkem a jinými plyny ve vzduchu. Kyslík spouští oxidační reakce, které mohou vést ke snížení kvality svaru a tvorbě pórů a vměstků. Svar může být účinně chráněn před kontaminací kyslíkem přiváděním vhodného plynu, obvykle inertního plynu, jako je argon, do oblasti svařování.

Regulace tepla

Výběr a přívod plynu může pomoci řídit teplotu svařované oblasti. Úpravou průtoku a typu plynu lze ovlivnit rychlost ochlazování svařované oblasti. To je důležité pro kontrolu tepelně ovlivněné zóny (HAZ) během svařování a snížení tepelné deformace.

Zlepšená kvalita svaru

Některé pomocné plyny, jako je kyslík nebo dusík, mohou zlepšit kvalitu a výkon svarů. Například přidání kyslíku může zlepšit penetraci svaru a zvýšit rychlost svařování a zároveň ovlivnit tvar a hloubku svaru.

Chlazení plynem

Při laserovém svařování je oblast svařování obvykle ovlivněna vysokými teplotami. Použití systému chlazení plynu může pomoci řídit teplotu svařované oblasti a zabránit přehřátí. To je nezbytné pro snížení tepelného namáhání v oblasti svařování a zlepšení kvality svařování.

Plynová ochrana optických systémů

Laserový paprsek je zaostřen na svařovanou oblast prostřednictvím optického systému. Během procesu pájení může roztavený materiál a vytvořené aerosoly kontaminovat optické součásti. Zaváděním plynů do oblasti svařování se snižuje riziko kontaminace a prodlužuje se životnost optického systému.

Jaké plyny se používají při laserovém svařování?

Při laserovém svařování může plyn izolovat vzduch od svařovací desky a zabránit jeho reakci se vzduchem. Tímto způsobem bude svařovací povrch kovové desky bělejší a krásnější. Použití plynu také chrání čočky před prachem ze svařování. Obvykle se používají následující plyny:

Ochranný plyn

Ochranné plyny, někdy nazývané „inertní plyny“, hrají důležitou roli v procesu laserového svařování. Procesy laserového svařování často používají k ochraně svarové lázně inertní plyny. Mezi běžně používané ochranné plyny při laserovém svařování patří především argon a neon. Jejich fyzikální a chemické vlastnosti jsou různé, takže i jejich účinky na svar jsou různé.

Argon: Argon je jedním z nejčastěji používaných inertních plynů. Má vysoký stupeň ionizace působením laseru, což neprospívá kontrole tvorby plazmových oblaků, což bude mít určitý vliv na efektivní využití laserů. Inertní povaha argonu ho udržuje mimo proces pájení a zároveň dobře odvádí teplo, což pomáhá řídit teplotu v oblasti pájení.
Neon: Neon se často používá jako inertní plyn, podobně jako argon, a používá se hlavně k ochraně oblasti svařování před kyslíkem a jinými znečišťujícími látkami ve vnějším prostředí. Je důležité si uvědomit, že neon není vhodný pro všechny aplikace laserového svařování. Používá se hlavně pro některé speciální svařovací úkoly, jako je svařování silnějších materiálů nebo když jsou vyžadovány hlubší svarové švy.

Pomocný plyn

Během procesu laserového svařování lze kromě hlavního ochranného plynu použít také pomocné plyny pro zlepšení výkonu a kvality svařování. Níže jsou uvedeny některé běžné pomocné plyny používané při laserovém svařování:

Kyslík: Kyslík se běžně používá jako pomocný plyn a lze jej použít ke zvýšení tepla a hloubky svaru během svařování. Přidání kyslíku může zvýšit rychlost svařování a penetraci, ale musí být pečlivě kontrolováno, aby se předešlo problémům s oxidací nadbytku kyslíku.
Dusík: Dusík se také často používá jako pomocný plyn při laserovém svařování. Ionizační energie dusíku je střední, vyšší než argon a nižší než vodíku. Stupeň ionizace je obecně pod působením laseru. Dokáže lépe omezit tvorbu plazmových oblaků, zajistit kvalitnější svary a vzhled a snížit dopad kyslíku na svary. Dusík lze také použít ke kontrole teploty svařované oblasti a snížení tvorby bublin a pórů.
Směs vodíku a vodíku: Vodík zlepšuje kvalitu svarů a snižuje tvorbu poréznosti. Směsi argonu a vodíku se používají v některých speciálních aplikacích, jako je svařování nerezové oceli. Obsah vodíku ve směsi se typicky pohybuje od 2% do 15%.
Helium: Helium se obvykle používá pro vysoce výkonné laserové svařování, protože má nízkou tepelnou vodivost a není snadno ionizovatelné, což umožňuje hladký průchod laseru a energii paprsku dosáhnout povrchu obrobku bez jakýchkoli překážek. Přispívá k vyššímu výkonu svařování. Helium lze také použít ke zlepšení kvality svaru a kontrole svařovacích teplot. Jedná se o nejúčinnější ochranný plyn používaný při laserovém svařování, je však poměrně drahý.

Chladící plyn

Chladicí plyn se často používá během laserového svařování k řízení teploty svařované oblasti, zabránění přehřátí a udržení kvality svařování. Níže jsou uvedeny některé běžně používané chladicí plyny:

Voda: Voda je běžné chladicí médium často používané k chlazení laserových generátorů a optických systémů laserového svařování. Systémy vodního chlazení mohou pomoci udržovat stabilní teplotu laserového generátoru a optických součástí, aby byla zajištěna stabilita a výkon laserového paprsku.
Atmosférické plyny: V některých procesech laserového svařování lze k chlazení použít okolní atmosférické plyny. Například v optickém systému laserového generátoru může plyn obklopující atmosféru poskytovat chladicí efekt.
Inertní plyny: Inertní plyny jako argon a dusík lze také použít jako chladicí plyny. Mají nižší tepelnou vodivost a lze je použít k řízení teploty svařované oblasti a snížení tepelně ovlivněné zóny (HAZ).
Kapalný dusík: Kapalný dusík je extrémně nízkoteplotní chladicí médium, které lze použít pro extrémně výkonné laserové svařování. Poskytuje velmi účinný chladicí účinek a zajišťuje kontrolu teploty v oblasti svařování.

Výběr plynu v různých aplikacích

V různých aplikacích laserového svařování je výběr vhodného plynu zásadní, protože různé kombinace plynů mohou produkovat různou kvalitu svařování, rychlost a účinnost. Zde je několik pokynů, které vám pomohou vybrat správný plyn pro vaši konkrétní aplikaci:

Druh svařovacího materiálu

Různé materiály vyžadují různé kombinace plynů. Obecně řečeno:

Nerezová ocel obvykle používá argon nebo směs argon/vodík.
Hliník a slitiny hliníku často používají čistý argon.
Slitiny titanu často používají dusík.
Vysokouhlíkové oceli často používají jako pomocný plyn kyslík.

Rychlost a penetrace svařování

Je-li požadována vyšší rychlost svařování nebo hlubší průvar svařování, lze kombinaci plynů upravit. Přidávání kyslíku často zlepšuje rychlost a penetraci, ale musí být pečlivě kontrolováno, aby se předešlo problémům s oxidací.

Kvalita svaru

Některé kombinace plynů mohou zlepšit kvalitu a vzhled svarů. Například dusík může zajistit lepší vzhled a kvalitu povrchu.

Kontrola pórů a bublin

U aplikací, které vyžadují velmi kvalitní svary, je třeba věnovat zvláštní pozornost tvorbě pórů a bublin. Správný výběr plynu může snížit riziko těchto závad.

Řízení tepelně ovlivněné zóny (HAZ)

V závislosti na čištěném materiálu může během procesu čištění vznikat nebezpečný odpad, který vyžaduje speciální manipulační postupy. To může zvýšit celkové náklady na proces čištění laserem.

Úvahy o vybavení a ceně

Výběr plynu je také ovlivněn typem zařízení a cenou. Některé plyny mohou vyžadovat speciální napájecí systémy nebo vyšší náklady.

Pro specifické aplikace se doporučuje spolupracovat se svářečským inženýrem nebo profesionálním výrobcem laserového svařovacího zařízení, abyste získali odbornou radu a optimalizovali svařovací proces. Před výběrem konečné kombinace plynů je obvykle vyžadováno určité experimentování a optimalizace. V závislosti na konkrétní aplikaci lze vyzkoušet různé kombinace a parametry plynů pro nalezení optimálních podmínek svařování.

Shrnout

Stručně řečeno, laserové svařování potřebuje používat plyn k ochraně svařovaných oblastí, řízení teploty, zlepšení kvality svaru a ochraně optických systémů. Výběr vhodných typů plynu a parametrů dodávky je důležitým faktorem pro zajištění efektivního a stabilního procesu laserového svařování a získání vysoce kvalitních výsledků svařování. Různé materiály a aplikace mohou vyžadovat různé typy a smíšené poměry, aby byly splněny specifické požadavky na svařování.
Pokud potřebujete najít vhodné přizpůsobené laserový svařovací stroj, můžete kontaktovat účet. Poskytneme vám kompletní řešení na základě vašeho rozpočtu a aplikace, včetně vhodných strojů, instalace a technického školení. Když si vyberete AccTek Laser, získáte více než jen vynikající laserový svařovací stroj. Získáte také pomoc speciálního týmu odborníků, který se zavázal poskytovat bezkonkurenční zákaznickou podporu, školení a služby údržby.

Laserové zařízení

Kontaktní informace

Získejte laserová řešení