Vloga zaščitnega plina
Pri laserskem varjenju zaščitni plin vpliva na nastanek zvara, kakovost zvara, globino in širino zvara. V večini primerov bo vpihovanje zaščitnega plina pozitivno vplivalo na zvar, lahko pa tudi negativno.
Pozitivni učinki
- Pravilno vpihan zaščitni plin bo varilni bazen učinkovito zaščitil pred oksidacijo;
- Pravilno vpihovanje zaščitnega plina bo učinkovito zmanjšalo brizganje, ki nastane med varjenjem;
- Pravilno vpihovanje zaščitnega plina lahko pospeši strjevanje zvarne taline, enakomerno porazdeljeno, zaradi česar je oblika zvara enotna in lepa;
- Pravilno vpihovanje zaščitnega plina lahko učinkovito zmanjša zaščitni učinek oblaka kovinske pare ali plazemskega oblaka na laser, kar poveča učinkovito uporabo laserja;
- Pravilno vpihovanje zaščitnega plina lahko učinkovito zmanjša poroznost zvarnega šiva. Če so vrsta plina, pretok plina in način vpihovanja pravilno izbrani, je mogoče doseči idealen učinek.
Nepravilna uporaba zaščitnega plina pa ima lahko tudi škodljive učinke na varjenje.
Neželeni učinki so naslednji:
- Nepravilno vpihnjen zaščitni plin lahko povzroči slab zvar:
- Izbira napačne vrste plina lahko privede do pokanja zvara in lahko vodi tudi do zmanjšanja mehanskih lastnosti zvara;
- napačna izbira hitrosti vpihovanja plina lahko povzroči močnejšo oksidacijo zvara (bodisi je stopnja pretoka previsoka ali prenizka) in lahko povzroči tudi resne motnje kovine zvarnega bazena zaradi zunanjih sil, kar povzroči kolaps zvar ali neenakomerno oblikovanje;
- napačna izbira vpihovanja plina lahko povzroči, da zvar ne doseže zaščitnega učinka ali celo v osnovi nima zaščitnega učinka oziroma negativno vpliva na nastajanje zvara;
- vpihovanje zaščitnega plina bo imelo določen vpliv na globino zvara, zlasti pri varjenju tankih plošč, bo zmanjšalo globino zvara.
Vrste zaščitnega plina
Običajno uporabljeni zaščitni plini za lasersko varjenje so predvsem N2, Ar, He, njihove fizikalne in kemijske lastnosti so različne, zato je različen tudi učinek na zvarni šiv.
1. Dušik N2
Ionizacijska energija N2 je zmerna, višja od Ar in nižja od He. Stopnja ionizacije pod delovanjem laserja je povprečna, kar lahko bolje zmanjša nastajanje plazemskih oblakov in tako poveča učinkovit izkoristek laserja. Dušik lahko kemično reagira z aluminijevo zlitino in ogljikovim jeklom pri določeni temperaturi, da proizvede nitrid, kar bo povečalo krhkost zvara in zmanjšalo žilavost ter bo imelo večji škodljiv učinek na mehanske lastnosti zvarjenega spoja, zato je ni priporočljivo uporabljati dušika za zaščito zvarov aluminijeve zlitine in ogljikovega jekla. Kemična reakcija med dušikom in nerjavnim jeklom proizvaja nitride, ki lahko izboljšajo trdnost zvarjenega spoja in bodo pomagali izboljšati mehanske lastnosti zvara, zato se lahko dušik uporablja kot zaščitni plin pri varjenju nerjavnega jekla.
2. Argon Ar
Energija ionizacije Ar je relativno nizka, stopnja ionizacije pod delovanjem laserja je visoka, ni ugodna za nadzor nastajanja plazemskega oblaka, bo imela določen vpliv na učinkovito uporabo laserja, vendar je aktivnost Ar zelo nizka, težko je kemično reagirati z običajnimi kovinami, stroški Ar pa niso visoki; poleg tega je gostota Ar večja, kar vodi do potopitve na vrh zvarnega bazena, lahko bolje zaščiti zvarni bazen, zato se lahko uporablja kot običajen zaščitni plin.
3. Helij He
Energija ionizacije He je najvišja, stopnja ionizacije pa je pod delovanjem laserja zelo nizka, tako da lahko dobro nadzoruje nastanek plazemskega oblaka, laser pa lahko dobro deluje na kovino. Vendar pa so stroški He tako visoki, da se ne uporablja za izdelke množične proizvodnje. Na splošno se uporablja za znanstvene raziskave ali izdelke z zelo visoko dodano vrednostjo. Način vpihovanja zaščitnega plina.
Obstajata dve glavni vrsti vpihovanja zaščitnega plina: eden je zaščitni plin, ki vpihuje ob strani gredi, drugi pa je koaksialni zaščitni plin.
Na splošno je priporočljiva uporaba metode stranskega pihanja zaščitnega plina.
Načelo izbire metode vpihovanja zaščitnega plina
Najprej je treba pojasniti, da je tako imenovana "oksidacija" zvara le splošno ime, ki se teoretično nanaša na kemično reakcijo med zvarom in škodljivimi sestavinami v zraku, kar ima za posledico poslabšanje kakovosti zvara. zvar, običajno kovina zvara pri določeni temperaturi in kemijska reakcija kisika, dušika, vodika itd. v zraku.
Da bi preprečili "oksidacijo" zvara, je treba zmanjšati ali se izogniti stiku med takšnimi škodljivimi komponentami in kovino zvara pri visoki temperaturi, kar ni samo staljena kovina bazena, ampak celoten proces od trenutka, ko se kovina zvara stopi, do bazena. kovina se strdi in njena temperatura se zniža pod določeno temperaturo.
Na primer, varjenje titanove zlitine, ko lahko temperatura nad 300 stopinj hitro absorbira vodik, 450 stopinj nad hitro absorpcijo kisika, 600 stopinj nad hitro absorpcijo dušika, tako da titanove zlitine zvarijo pri strjevanju in temperaturo do 300 stopinj pod na tej stopnji velja učinkovit zaščitni učinek, sicer bo prišlo do "oksidacije".
Iz zgornjega opisa je enostavno razumeti, da zaščitni plin, vpihnjen v ne le pravočasno zaščito zvarnega bazena, temveč tudi potrebo po varjenju samo strjenega območja za zaščito, tako da je splošna uporaba stranske osi, ki piha zaščitno plin, saj ima ta način zaščite v primerjavi s koaksialno zaščito širši obseg zaščite, predvsem za zvar, ki je ravno strjen, ima boljšo zaščito.
Za inženirske aplikacije vseh izdelkov ni mogoče zaščititi s stransko vpihanim zaščitnim plinom, za nekatere posebne izdelke pa je mogoče uporabiti samo koaksialni zaščitni plin, kar zahteva ciljno izbiro glede na strukturo izdelka in obliko spoja.
Izbira posebne metode vpihovanja zaščitnega plina
1. Ravni varilni šiv
Oblika zvarnega šiva je ravna, oblika spoja pa je sočelni spoj, prekrivni spoj, kotni spoj ali zložena zvarjena glava.
2. Varilni šiv z zaprtim vzorcem
Oblika zvarnega šiva je zaprt vzorec, kot je ravna obodna oblika, ravna večstranska oblika, ravna večsegmentna črtna oblika itd. Oblika spoja je sočelni spoj, prekrivni spoj, zložena zvarna glava itd. Ta vrsta izdelka je boljša od metode koaksialnega zaščitnega plina.
Izbira zaščitnega plina neposredno vpliva na kakovost, učinkovitost in stroške varilne proizvodnje, vendar je zaradi raznolikosti varilnih materialov izbira varilnega plina zapletena tudi v samem varilnem procesu, ki zahteva celovito obravnavo varilnih materialov, načinov varjenja. , položaje varjenja in zahtevane rezultate varjenja ter z varilnimi preizkusi izbrati ustreznejši varilni plin in doseči boljše rezultate varjenja.
