Jakie gazy są potrzebne do spawania laserowego?

Spawanie laserowe to bardzo precyzyjna metoda spawania, która wykorzystuje wiązkę lasera do stopienia materiału przedmiotu obrabianego, a następnie po ochłodzeniu tworzy spoinę. W spawaniu laserowym kluczową rolę odgrywa gaz. Gaz ochronny wpływa nie tylko na tworzenie się szwu spawalniczego, jego jakość, penetrację szwu spawalniczego i szerokość wtopienia, ale także bezpośrednio wpływa na jakość i wydajność spawania laserowego. Jakie gazy są potrzebne do spawania laserowego? W tym artykule szczegółowo omówiono znaczenie gazów do spawania laserowego, stosowane gazy i ich funkcję.

Dlaczego do spawania laserowego potrzebny jest gaz?

Podczas procesu spawania laserowego wiązka lasera o dużej gęstości energii skupiana jest na obszarze spawania przedmiotu obrabianego, powodując natychmiastowe stopienie materiału powierzchni przedmiotu obrabianego. Gaz jest niezbędny podczas spawania laserowego w celu ochrony obszaru spawania, kontrolowania temperatury, poprawy jakości spoiny i ochrony układu optycznego. Wybór odpowiedniego rodzaju gazu i parametrów zasilania to istotne czynniki gwarantujące wydajny i stabilny proces spawania laserowego oraz uzyskanie wysokiej jakości wyników spawania.

Ochrona miejsc spawania

Podczas procesu spawania laserowego obszar spoiny jest wystawiony na działanie środowiska zewnętrznego i łatwo ulega działaniu tlenu i innych gazów znajdujących się w powietrzu. Tlen wyzwala reakcje utleniania, które mogą prowadzić do pogorszenia jakości spoiny oraz powstawania porów i wtrąceń. Spoinę można skutecznie chronić przed zanieczyszczeniem tlenem, dostarczając do obszaru spawania odpowiedni gaz, zwykle gaz obojętny, taki jak argon.

Kontrola ciepła

Wybór i dostarczanie gazu może pomóc w kontrolowaniu temperatury obszaru spawania. Dostosowując natężenie przepływu i rodzaj gazu, można wpłynąć na szybkość chłodzenia obszaru spawania. Jest to ważne, aby kontrolować strefę wpływu ciepła (HAZ) podczas spawania i zmniejszyć odkształcenia termiczne.

Poprawiona jakość spoin

Niektóre gazy pomocnicze, takie jak tlen lub azot, mogą poprawić jakość i wydajność spoin. Na przykład dodanie tlenu może poprawić penetrację spoiny i zwiększyć prędkość spawania, wpływając jednocześnie na kształt i głębokość spoiny.

Chłodzenie gazu

Podczas spawania laserowego na obszar spawania zwykle działają wysokie temperatury. Korzystanie z układu chłodzenia gazem może pomóc w kontrolowaniu temperatury obszaru spawania i zapobieganiu przegrzaniu. Jest to niezbędne, aby zmniejszyć naprężenia termiczne w obszarze spawania i poprawić jakość spawania.

Ochrona gazowa układów optycznych

Wiązka lasera skupiana jest na obszarze spawania poprzez układ optyczny. Podczas procesu lutowania stopiony materiał i powstające aerozole mogą zanieczyścić elementy optyczne. Wprowadzenie gazów do strefy spawania zmniejsza ryzyko zanieczyszczenia i wydłuża żywotność układu optycznego.

Jakie gazy stosuje się w spawaniu laserowym?

Podczas spawania laserowego gaz może izolować powietrze od płyty spawalniczej i zapobiegać jej reakcji z powietrzem. W ten sposób powierzchnia spawania blachy będzie bielsza i piękniejsza. Stosowanie gazu chroni również soczewki przed pyłem spawalniczym. Zwykle stosuje się następujące gazy:

Gaz ochronny

Gazy osłonowe, zwane czasami „gazami obojętnymi”, odgrywają ważną rolę w procesie spawania laserowego. W procesach spawania laserowego często wykorzystuje się gazy obojętne do ochrony jeziorka spawalniczego. Do powszechnie stosowanych gazów ochronnych w spawaniu laserowym zalicza się głównie argon i neon. Ich właściwości fizyczne i chemiczne są różne, więc ich wpływ na spoinę jest również inny.

Argon: Argon jest jednym z najczęściej stosowanych gazów obojętnych. Posiada wysoki stopień jonizacji pod działaniem lasera, co nie sprzyja kontrolowaniu powstawania chmur plazmy, co będzie miało pewien wpływ na efektywne wykorzystanie laserów. Obojętny charakter argonu utrzymuje go z dala od procesu lutowania, a jednocześnie dobrze odprowadza ciepło, pomagając kontrolować temperaturę w obszarze lutowania.
Neon: Neon jest często używany jako gaz obojętny, podobny do argonu i służy głównie do ochrony obszaru spawania przed tlenem i innymi zanieczyszczeniami w środowisku zewnętrznym. Należy pamiętać, że neon nie nadaje się do wszystkich zastosowań spawania laserowego. Stosowany jest głównie do niektórych specjalnych zadań spawalniczych, takich jak spawanie grubszych materiałów lub gdy wymagane są głębsze spoiny.

Gaz pomocniczy

Podczas procesu spawania laserowego, oprócz głównego gazu ochronnego, można stosować również gazy pomocnicze w celu poprawy wydajności i jakości spawania. Poniżej przedstawiono niektóre typowe gazy pomocnicze stosowane w spawaniu laserowym:

Tlen: Tlen jest powszechnie stosowany jako gaz pomocniczy i może być stosowany w celu zwiększenia ciepła i głębokości spoiny podczas spawania. Dodanie tlenu może zwiększyć prędkość spawania i penetrację, ale należy to dokładnie kontrolować, aby uniknąć problemów z utlenianiem spowodowanych nadmiarem tlenu.
Azot: Azot jest również często stosowany jako gaz pomocniczy w spawaniu laserowym. Energia jonizacji azotu jest umiarkowana, wyższa niż argonu i niższa niż wodoru. Stopień jonizacji jest zazwyczaj pod działaniem lasera. Może lepiej ograniczyć powstawanie chmur plazmy, zapewnić wyższą jakość spoin i wygląd oraz zmniejszyć wpływ tlenu na spoiny. Azot można również stosować do kontrolowania temperatury obszaru spawania i ograniczania tworzenia się pęcherzyków i porów.
Mieszanka wodoru i wodoru: Wodór poprawia jakość spoin i zmniejsza powstawanie porowatości. W niektórych zastosowaniach specjalnych, takich jak spawanie stali nierdzewnej, stosuje się mieszaniny argonu i wodoru. Zawartość wodoru w mieszaninie typowo waha się od 2% do 15%.
Hel: Hel jest zwykle używany do spawania laserowego dużej mocy, ponieważ ma niską przewodność cieplną i nie ulega łatwo jonizacji, co pozwala na płynne przejście lasera, a energia wiązki dociera do powierzchni przedmiotu obrabianego bez żadnych przeszkód. Sprzyja spawaniu z większą mocą. Hel można również stosować do poprawy jakości spoin i kontrolowania temperatur spawania. Jest to najskuteczniejszy gaz osłonowy stosowany w spawaniu laserowym, jednak jest stosunkowo drogi.

Gaz chłodzący

Gaz chłodzący jest często używany podczas spawania laserowego w celu kontrolowania temperatury obszaru spawania, zapobiegania przegrzaniu i utrzymania jakości spawania. Poniżej przedstawiono niektóre powszechnie stosowane gazy chłodzące:

Woda: Woda jest powszechnym środkiem chłodzącym, często używanym do chłodzenia generatorów laserowych i systemów optycznych do spawania laserowego. Systemy chłodzenia wodą mogą pomóc w utrzymaniu stabilnej temperatury generatora lasera i elementów optycznych, aby zapewnić stabilność i wydajność wiązki laserowej.
Gazy atmosferyczne: W niektórych procesach spawania laserowego do chłodzenia można stosować gazy atmosferyczne. Na przykład w układzie optycznym generatora laserowego otaczający gaz atmosferyczny może zapewnić efekt chłodzenia.
Gazy obojętne: Gazy obojętne, takie jak argon i azot, można również stosować jako gazy chłodzące. Mają niższą przewodność cieplną i mogą być stosowane do kontrolowania temperatury obszaru spawania i zmniejszania strefy wpływu ciepła (HAZ).
Ciekły azot: Ciekły azot to medium chłodzące o wyjątkowo niskiej temperaturze, które można stosować do spawania laserowego o bardzo dużej mocy. Zapewnia bardzo skuteczny efekt chłodzenia i zapewnia kontrolę temperatury w obszarze spawania.

Dobór gazu w różnych zastosowaniach

W przypadku różnych zastosowań spawania laserowego wybór odpowiedniego gazu ma kluczowe znaczenie, ponieważ różne kombinacje gazów mogą zapewniać różną jakość, prędkość i wydajność spawania. Oto kilka wskazówek, które pomogą Ci wybrać odpowiedni gaz do konkretnego zastosowania:

Rodzaj materiału spawalniczego

Różne materiały wymagają różnych kombinacji gazów. Ogólnie rzecz biorąc:

W stali nierdzewnej zazwyczaj stosuje się argon lub mieszaninę argonu i wodoru.
W aluminium i stopach aluminium często stosuje się czysty argon.
Stopy tytanu często wykorzystują azot.
Stale wysokowęglowe często wykorzystują tlen jako gaz pomocniczy.

Szybkość i penetracja spawania

Jeśli wymagana jest większa prędkość spawania lub głębsza penetracja spawania, można dostosować kombinację gazów. Dodanie tlenu często poprawia prędkość i penetrację, ale należy to dokładnie kontrolować, aby uniknąć problemów z utlenianiem.

Jakość spoiny

Niektóre kombinacje gazów mogą poprawić jakość i wygląd spoin. Na przykład azot może zapewnić lepszy wygląd i jakość powierzchni.

Kontrola porów i pęcherzyków

W zastosowaniach wymagających bardzo wysokiej jakości spoin należy zwrócić szczególną uwagę na powstawanie porów i pęcherzyków. Właściwy dobór gazu może zmniejszyć ryzyko wystąpienia tych defektów.

Kontrola strefy wpływu ciepła (HAZ)

W zależności od czyszczonego materiału, podczas procesu czyszczenia mogą powstawać odpady niebezpieczne, które wymagają specjalnych procedur postępowania. Może to zwiększyć całkowity koszt procesu czyszczenia laserowego.

Kwestie dotyczące sprzętu i kosztów

Na wybór gazu wpływa także rodzaj i koszt sprzętu. Niektóre gazy mogą wymagać specjalnych systemów zasilania lub wyższych kosztów.

W przypadku konkretnych zastosowań zaleca się współpracę z inżynierem spawaczem lub producentem profesjonalnego sprzętu do spawania laserowego w celu uzyskania fachowej porady i optymalizacji procesu spawania. Przed wyborem ostatecznej kombinacji gazów zwykle wymagane są pewne eksperymenty i optymalizacja. W zależności od konkretnego zastosowania można wypróbować różne kombinacje gazów i parametry, aby znaleźć optymalne warunki spawania.

Podsumować

Krótko mówiąc, spawanie laserowe wymaga użycia gazu w celu ochrony obszarów spawania, kontrolowania temperatury, poprawy jakości spoiny i ochrony układów optycznych. Dobór odpowiedniego rodzaju gazu i parametrów zasilania jest istotnym czynnikiem zapewniającym wydajny i stabilny proces spawania laserowego oraz uzyskanie wysokiej jakości wyników spawania. Różne materiały i zastosowania mogą wymagać różnych typów i mieszanych proporcji, aby spełnić określone wymagania spawalnicze.
Jeśli chcesz znaleźć odpowiedni, dostosowany spawarka laserowa, możesz skontaktować się z kontem. Dostarczymy Ci kompletne rozwiązanie w oparciu o Twój budżet i zastosowanie, łącznie z odpowiednimi maszynami, instalacją i szkoleniem technicznym. Kiedy wybierzesz Laser AccTekotrzymujesz więcej niż tylko doskonałą spawarkę laserową. Otrzymasz także pomoc specjalnego zespołu ekspertów, którego zadaniem jest zapewnianie niezrównanej obsługi klienta, szkoleń i usług serwisowych.

Sprzęt laserowy

Informacje kontaktowe

Uzyskaj rozwiązania laserowe