انتخاب گاز محافظ در جوشکاری لیزری
گاز محافظ، که برخی اوقات به عنوان “گاز پوششی” نامیده میشود، نقش مهمی در فرآیند جوشکاری لیزری دارد. در فرآیند جوشکاری لیزری غالبا از گاز خنثی برای محافظت از استخر مذاب استفاده میشود. برای بیشتر کاربردها، آرگون، هلیوم و گازهای دیگر اغلب برای محافظت قطعه از اکسید شدن در حین فرایند جوشکاری لیزری استفاده میشود. حالا سوالی که پیش میاد این است که گاز محافظ مناسب فرآیند جوشکاری لیزری شما چیست؟در ادامه درباره انتخاب گازهای محافظ متناسب با فرآیند جوش لیزری صحبت خواهد شد.
نقش گاز محافظ
گاز محافظ میتواند نقش مهمی در فرایند جوشکاری ایفا کند و میتواند در سرعت جوشکاری، شکل و ریزساختارهای جوش تاثیر گذار باشد.
گاز محافظ سه اثر مهم در فرآیند جوشکاری لیزری دارد:
-
- پراکنده کردن گاز پلاسمای ایجاد شده در اثر جوشکاری لیزری
- گاز محافظ می تواند قطعه کار را از اکسیداسیون در طول فرآیند جوشکاری محافظت کند
- لنز فوکوس را از آلودگی بخار فلز و پاشش قطرات مایع محافظت می کند. مخصوصاً در جوشکاری لیزری با توان بالا، از آنجایی که جهش مواد مذاب بسیار شدید می شود، در این زمان محافظت از لنز بیشتر ضروری است.
گازهای محافظی که معمولاً برای جوشکاری لیزری استفاده می شود
گازهای محافظی که اغلب برای جوشکاری لیزر استفاده می شود هلیم، آرگون و نیتروژن هستند.
1- گاز آرگون ارزان تر و متراکم تر است، بنابراین اثر محافظتی بهتری دارد. با این حال، نسبت به یونیزاسیون پلاسمای فلزی در دمای بالا حساس است، که منجر به نرسیدن بخشی از پرتو به سمت قطعه کار و کاهش قدرت موثر لیزر در فرآیند جوشکاری لیزری و همچنین آسیب رساندن به سرعت و نفوذ جوش میشود. سطح قطعات جوشکاری که توسط گاز آرگون محافظت می شوند نسبت به گاز هلیوم صاف تر هستند.
2- نیتروژن به عنوان ارزانترین گاز محافظ میباشد، اما برای جوشکاری انواع خاصی از فولاد ضد زنگ مناسب نیست. عمدتاً به دلیل مسائل متالورژیکی مانند جذب، و گاهی اوقات منافذی که در ناحیه همپوشانی در جوشکاری لیزری ایجاد می کند.
3- گاز هلیوم به راحتی یونیزه نمی شود، و این عامل موجب میشود که لیزر به آرامی عبور کند و انرژی پرتو بدون مانع به سطح قطعه کار برسد. این موثرترین گاز محافظ مورد استفاده در جوشکاری لیزری است، اما قیمت آن نسبتاً گران است.
مقایسه گازهای رایج برای محافظ در جوشکاری لیزری
نوع گاز محافظ و طول موج لیزر
تعامل گاز محافظ و فلز ذوب شده با لیزر می تواند پلاسما را در بالای جوش ایجاد کند. همانطور که پرتو لیزر متمرکز توسط پلاسما جذب می شود، توان لیزر جذب می شود (کاهش می یابد) و شکل پرتو تغییر می کند. این برهمکنش بین پرتو لیزر و مواد به طور کلی باعث کاهش نفوذ و تغییر شکل جوش می شود.
جذب پرتو لیزر CO2 با طول موج 10.6 میکرومتر توسط پلاسما بیشتر از جذب پرتو مادون قرمز نزدیک در لیزرهای حالت جامد است.
هلیوم از نظر فنی مناسب ترین گاز محافظ برای جوشکاری لیزر CO2 ، به دلیل توانایی آن در سرکوب هر گونه تشکیل پلاسما است.
برای جوشکاری Nd: YAG و لیزر فیبر (طول موج 1 میکرومتر)، نیز هلیوم می تواند در جوشکاری فولاد ضد زنگ، آلیاژهای هوافضا و طیف وسیعی از آلیاژهای آلومینیوم استفاده شود.
با این حال، به دلیل جرم کم، نرخ جریان برای ایجاد حفاظت موثر از جو باید بالا باشد، به ویژه برای اجزای باز و سه بعدی. این امر همراه با هزینه بالای هلیوم باعث می شود که سایر گازهای ارزان قیمت (آرگون و نیتروژن) جذاب تر و مقرون به صرفه تر شوند.
گاز محافظ و فلز مورد جوشکاری
برخی از فلزات و آلیاژها با نیتروژن به گونه ای واکنش می دهند که ریزساختار جوش را تغییر می دهد. به عنوان مثال، نیتروژن به شدت با تیتانیوم واکنش می دهد و ترکیبات نیترید تیتانیوم را تشکیل می دهد که می تواند جوش لیزر را شکننده کند. به همین دلیل، آرگون گاز محافظ ترجیحی برای جوشکاری آلیاژهای مبتنی بر تیتانیوم است.
این مورد برای انواع خاصی از فولاد ضد زنگ نیز صادق است. از نیتروژن نباید برای جوشکاری فولادهای زنگ نزن آستنیتی آلیاژی با تیتانیوم و نیوبیم استفاده شود. نیتروژن با این عناصر نیتریدها را تشکیل می دهد و مقدار تیتانیوم و نیوبیم آزاد موجود را برای جلوگیری از تشکیل کاربید کروم و حساسیت به خوردگی بین دانه ای کاهش می دهد.
برای فولاد ضد زنگ فریتی، گاز محافظ نیتروژن اثری مشابه کربن دارد. ورود نیتروژن به مواد در طول جوشکاری فولادهای فریتی منجر به افزایش مقدار مارتنزیت در فلز جوش می شود. این به نوبه خود می تواند جوش را شکننده ترکند.
دستگاه جوش لیزری nspv
جهت دریافت مشاوره و قیمت دستگاه جوش لیزری nspv با ما تماس بگیرید
تماس با ما
نوع گاز محافظ و نتایج جوش
نوع گاز محافظ می تواند بر وجود و ویژگی عیوب جوش مانند تخلخل تأثیر بگذارد.
نوع گاز محافظ عمدتاً از طریق:
تاثیر آن بر پایداری حوضچه مذاب.
حلالیت گاز محافظ در فلز مذاب.
فلزات و آلیاژهای حاوی ترکیبات با فشار بخار بالا کمتر مستعد تشکیل تخلخل هستند.
چرا؟ فشار بخار بالا منجر به پایداری بیشتر حوضچه جوش در جوشکاری می شود. به عنوان مثال، آلیاژهای حاوی مقادیر قابل توجهی از منگنز تمایل به نشان دادن تخلخل کمتری دارند زیرا PINHOLE KEY پایدارتر است. برای آلیاژهایی که حوضچه جوش ذاتاً پایدار است، نوع گاز محافظ تأثیر ناچیزی بر تخلخل دارد.
از سوی دیگر، فلزی با فشار بخار کم تمایل به داشتن PINHOLE KEY کمتری دارد که آن را مستعد به دام افتادن گاز می کند. برای این موارد، تجربه ما، حداقل مربوط به آلیاژهای هوافضا، و سایر محققان نشان می دهد که نیتروژن به نفع تخلخل کمتر است.
حلالیت بالا و واکنش پذیری بالای گاز محافظ با حوضچه جوش نیز باعث به حداقل رساندن تشکیل تخلخل می شود. به همین دلیل، نیتروژن همچنین تمایل دارد تخلخل کمتری نسبت به آرگون در فولادهای جوشکاری، فولادهای زنگ نزن و آلیاژهای مبتنی بر نیکل ایجاد کند.
جوش با نیتروژن، تخلخلی در بازرسی اشعه ایکس نشان نمی دهد. با این حال، آنهایی که با استفاده از آرگون و مخلوط آرگون-هلیوم تولید شدند، هر دو دارای تخلخل قابل توجهی بودند.
بهترین دستگاه جوش لیزری nspv
ما در شرکت نوین صنعت پرتوگستر وندا آماده ارائه راهنمایی در مورد انتخاب نوع گاز مناسب برای جوشکاری لیزری فلزات مختلف هستیم. این شرکت مفتخر به تولید بهترین دستگاه جوش لیزری با اتکا به توان داخل و لیزر تولید داخل با گارانتی یک ساله و خدمات پس از فروش 10 ساله میباشد. افتخار ما همراهی شما صنعتگران عزیز است .
