Какие газы необходимы для лазерной сварки?

Лазерная сварка — это высокоточный метод сварки, при котором лазерный луч плавит материал заготовки, а затем после охлаждения образует сварной шов. В лазерной сварке ключевую роль играет газ. Защитный газ не только влияет на формирование сварочного шва, качество сварного шва, провар сварочного шва и ширину провара, но также напрямую влияет на качество и эффективность лазерной сварки. Какие газы необходимы для лазерной сварки? В этой статье мы подробно рассмотрим важность газов для лазерной сварки, используемые газы и то, что они делают.

Зачем нужен газ для лазерной сварки?

В процессе лазерной сварки лазерный луч высокой плотности энергии фокусируется на зоне сварки заготовки, вызывая мгновенное плавление поверхностного материала заготовки. Газ необходим при лазерной сварке для защиты зоны сварки, контроля температуры, улучшения качества сварного шва и защиты оптической системы. Выбор подходящего типа газа и параметров подачи является важным фактором обеспечения эффективного и стабильного процесса лазерной сварки и получения высококачественных результатов сварки.

Защита мест сварки

Во время процесса лазерной сварки область сварного шва подвергается воздействию внешней среды и легко подвергается воздействию кислорода и других газов из воздуха. Кислород запускает реакции окисления, которые могут привести к снижению качества сварного шва и образованию пор и включений. Сварной шов можно эффективно защитить от загрязнения кислородом путем подачи в зону сварки соответствующего газа, обычно инертного газа, такого как аргон.

Контроль тепла

Выбор и подача газа могут помочь контролировать температуру зоны сварки. Регулируя скорость потока и тип газа, можно влиять на скорость охлаждения зоны сварки. Это важно для контроля зоны термического влияния (ЗТВ) во время сварки и уменьшения термической деформации.

Улучшенное качество сварки

Некоторые вспомогательные газы, такие как кислород или азот, могут улучшить качество и характеристики сварных швов. Например, добавление кислорода может улучшить проплавление сварного шва и увеличить скорость сварки, а также повлиять на форму и глубину сварного шва.

Охлаждение газа

При лазерной сварке зона сварки обычно подвергается воздействию высоких температур. Использование системы газового охлаждения может помочь контролировать температуру зоны сварки и предотвратить перегрев. Это необходимо для снижения термических напряжений в зоне сварки и улучшения качества сварки.

Газовая защита оптических систем

Лазерный луч фокусируется на зоне сварки через оптическую систему. В процессе пайки расплавленный материал и образующиеся аэрозоли могут загрязнять оптические компоненты. За счет введения газов в зону сварки снижается риск загрязнения и продлевается срок службы оптической системы.

Какие газы используются при лазерной сварке?

При лазерной сварке газ может изолировать воздух от сварочной пластины и предотвратить его реакцию с воздухом. Таким образом, сварочная поверхность металлической пластины станет белее и красивее. Использование газа также защищает линзы от сварочной пыли. Обычно используются следующие газы:

Защитный газ

Защитные газы, иногда называемые «инертными газами», играют важную роль в процессе лазерной сварки. В процессах лазерной сварки часто используются инертные газы для защиты сварочной ванны. Обычно используемые при лазерной сварке защитные газы включают в себя в основном аргон и неон. Их физические и химические свойства различны, поэтому различно и их воздействие на сварной шов.

Аргон: Аргон является одним из наиболее часто используемых инертных газов. Он имеет высокую степень ионизации под действием лазера, что не способствует контролю образования плазменных облаков, что окажет определенное влияние на эффективное использование лазеров. Инертная природа аргона не допускает его участия в процессе пайки, а также хорошо рассеивает тепло, помогая контролировать температуру в зоне пайки.
Неон: Неон часто используется в качестве инертного газа, аналогичного аргону, и в основном используется для защиты зоны сварки от кислорода и других загрязнителей из внешней среды. Важно отметить, что неон подходит не для всех применений лазерной сварки. В основном он используется для некоторых специальных сварочных задач, таких как сварка более толстых материалов или когда требуются более глубокие сварные швы.

Вспомогательный газ

В процессе лазерной сварки помимо основного защитного газа также можно использовать вспомогательные газы для улучшения производительности и качества сварки. Ниже приведены некоторые распространенные вспомогательные газы, используемые при лазерной сварке:

Кислород: Кислород обычно используется в качестве вспомогательного газа и может использоваться для увеличения нагрева и глубины сварки во время сварки. Добавление кислорода может увеличить скорость сварки и глубину проникновения, но его необходимо тщательно контролировать, чтобы избыток кислорода не вызывал проблем с окислением.
Азот: Азот также часто используется в качестве вспомогательного газа при лазерной сварке. Энергия ионизации азота умеренная, выше, чем у аргона, и ниже, чем у водорода. Степень ионизации обычно находится под действием лазера. Это может лучше уменьшить образование плазменных облаков, обеспечить более высокое качество сварных швов и внешний вид, а также уменьшить воздействие кислорода на сварные швы. Азот также можно использовать для контроля температуры зоны сварки и уменьшения образования пузырей и пор.
Водородно-водородная смесь: Водород улучшает качество сварных швов и уменьшает образование пористости. Смеси аргона и водорода используются в некоторых специальных целях, например, при сварке нержавеющей стали. Содержание водорода в смеси обычно находится в диапазоне от 2% до 15%.
Гелий: Гелий обычно используется для лазерной сварки высокой мощности, поскольку он имеет низкую теплопроводность и трудно ионизируется, что позволяет лазеру проходить плавно, а энергия луча беспрепятственно достигать поверхности заготовки. Способствует сварке более высокой мощности. Гелий также можно использовать для улучшения качества сварки и контроля температуры сварки. Это наиболее эффективный защитный газ, используемый при лазерной сварке, но он относительно дорог.

Охлаждающий газ

Охлаждающий газ часто используется во время лазерной сварки для контроля температуры зоны сварки, предотвращения перегрева и поддержания качества сварки. Ниже приведены некоторые часто используемые охлаждающие газы:

Вода: Вода является обычной охлаждающей средой, часто используемой для охлаждения лазерных генераторов и оптических систем лазерной сварки. Системы водяного охлаждения могут помочь поддерживать стабильную температуру лазерного генератора и оптических компонентов, обеспечивая стабильность и производительность лазерного луча.
Атмосферные газы. В некоторых процессах лазерной сварки для охлаждения можно использовать окружающие атмосферные газы. Например, в оптической системе лазерного генератора охлаждающий эффект может оказывать окружающий газ.
Инертные газы: Инертные газы, такие как аргон и азот, также могут использоваться в качестве охлаждающих газов. Они обладают меньшей теплопроводностью и могут использоваться для контроля температуры зоны сварки и уменьшения зоны термического влияния (ЗТВ).
Жидкий азот: Жидкий азот представляет собой чрезвычайно низкотемпературную охлаждающую среду, которую можно использовать для лазерной сварки чрезвычайно высокой мощности. Он обеспечивает очень эффективный охлаждающий эффект и обеспечивает контроль температуры в зоне сварки.

Выбор газа для различных применений

В различных применениях лазерной сварки выбор подходящего газа имеет решающее значение, поскольку разные комбинации газов могут обеспечить разное качество, скорость и эффективность сварки. Вот несколько рекомендаций, которые помогут вам выбрать правильный газ для вашего конкретного применения:

Тип сварочного материала

Разные материалы требуют разных сочетаний газов. Вообще говоря:

В нержавеющей стали обычно используется аргон или смесь аргона и водорода.
В алюминии и алюминиевых сплавах часто используется чистый аргон.
В титановых сплавах часто используется азот.
В высокоуглеродистых сталях в качестве вспомогательного газа часто используется кислород.

Скорость сварки и проникновение

Если требуется более высокая скорость сварки или более глубокое проплавление, комбинацию газов можно отрегулировать. Добавление кислорода часто улучшает скорость и проникновение, но его необходимо тщательно контролировать, чтобы избежать проблем с окислением.

Качество сварки

Некоторые комбинации газов могут улучшить качество и внешний вид сварных швов. Например, азот может обеспечить лучший внешний вид и качество поверхности.

Контроль пор и пузырей

В случаях, когда требуется очень высокое качество сварных швов, особое внимание необходимо уделять образованию пор и пузырьков. Правильный выбор газа может снизить риск возникновения этих дефектов.

Контроль зоны термического влияния (ЗТВ)

В зависимости от очищаемого материала в процессе очистки могут образовываться опасные отходы, требующие специальных процедур обращения. Это может увеличить общую стоимость процесса лазерной очистки.

Оборудование и соображения стоимости

Выбор газа также зависит от типа оборудования и его стоимости. Для некоторых газов могут потребоваться специальные системы подачи или более высокие затраты.

В конкретных случаях рекомендуется обратиться к инженеру-сварщику или профессиональному производителю оборудования для лазерной сварки, чтобы получить профессиональную консультацию и оптимизировать процесс сварки. Прежде чем будет выбрана окончательная комбинация газов, обычно требуются некоторые эксперименты и оптимизация. В зависимости от конкретного применения можно попробовать различные комбинации газов и параметры, чтобы найти оптимальные условия сварки.

Подведем итог

Короче говоря, при лазерной сварке необходимо использовать газ для защиты зон сварки, контроля температуры, улучшения качества сварки и защиты оптических систем. Выбор подходящих типов газа и параметров подачи является важным фактором обеспечения эффективного и стабильного процесса лазерной сварки и получения высококачественных результатов сварки. Для разных материалов и применений могут потребоваться разные типы и смешанные пропорции для удовлетворения конкретных требований к сварке.
Если вам нужно найти подходящий индивидуальный лазерный сварочный аппарат, вы можете связаться со счетом. Мы предоставим вам комплексное решение в зависимости от вашего бюджета и применения, включая подходящее оборудование, установку и техническое обучение. Когда вы выбираете Актек Лазер, вы получаете больше, чем просто отличный аппарат для лазерной сварки. Вы также получите помощь специальной группы экспертов, которые обеспечат беспрецедентную поддержку клиентов, обучение и техническое обслуживание.

Лазерное оборудование

Контактная информация

Получить лазерные решения