Uloga zaštitnog plina
Kod laserskog zavarivanja, zaštitni plin utječe na formiranje zavara, kvalitetu zavara, dubinu i širinu zavara. U većini slučajeva, upuhivanje zaštitnog plina će imati pozitivan učinak na zavar, ali može imati i negativan učinak.
Pozitivni učinci
- Ispravno upuhani zaštitni plin učinkovito će zaštititi bazen za zavarivanje od oksidacije;
- Ispravno upuhivanje zaštitnog plina učinkovito će smanjiti prskanje koje nastaje tijekom procesa zavarivanja;
- Ispravno upuhivanje zaštitnog plina može pospješiti skrućivanje zavarene taline ravnomjerno raspoređene, čineći oblik zavara ujednačenim i lijepim;
- Ispravno upuhivanje zaštitnog plina može učinkovito smanjiti zaštitni učinak oblaka metalne pare ili oblaka plazme na laser, povećavajući učinkovito korištenje lasera;
- Ispravno upuhivanje zaštitnog plina može učinkovito smanjiti poroznost zavarenog šava. Sve dok su vrsta plina, brzina protoka plina i metoda upuhivanja ispravno odabrani, može se postići idealan učinak.
Međutim, nepravilna uporaba zaštitnog plina također može imati negativne učinke na zavarivanje.
Štetni učinci su sljedeći:
- Nepravilno upuhani zaštitni plin može rezultirati lošim zavarenim šavom:
- Odabir pogrešne vrste plina može dovesti do pucanja zavara i također može dovesti do smanjenja mehaničkih svojstava zavara;
- pogrešan odabir brzine upuhivanja plina može dovesti do jače oksidacije zavara (bilo da je brzina protoka previsoka ili preniska) i također može dovesti do ozbiljnog poremećaja metala zavarene kupke vanjskim silama što rezultira kolapsom zavar ili neravnomjerno oblikovanje;
- pogrešan odabir upuhivanja plina može rezultirati time da zavar neće postići zaštitni učinak ili čak u osnovi neće imati zaštitni učinak ili negativno utjecati na oblikovanje zavara;
- upuhivanje zaštitnog plina imat će određeni utjecaj na dubinu zavara, posebno kod zavarivanja tankih ploča, smanjit će dubinu zavara.
Vrste zaštitnih plinova
Uobičajeno korišteni zaštitni plinovi za lasersko zavarivanje su uglavnom N2, Ar, He, njihova fizikalna i kemijska svojstva su različita, pa stoga i učinak na zavareni šav također varira.
1. Dušik N2
Energija ionizacije N2 je umjerena, veća od energije Ar i niža od He. Stupanj ionizacije pod djelovanjem lasera je prosječan, što može bolje smanjiti stvaranje oblaka plazme i time povećati učinkovito iskorištenje lasera. Dušik može kemijski reagirati s aluminijskom legurom i ugljičnim čelikom na određenoj temperaturi i proizvesti nitrid, što će povećati krtost zavara i smanjiti žilavost, te će imati veći negativan učinak na mehanička svojstva zavarenog spoja, pa je ne preporučuje se korištenje dušika za zaštitu aluminijske legure i zavara ugljičnog čelika. Kemijska reakcija između dušika i nehrđajućeg čelika proizvodi nitride koji mogu poboljšati čvrstoću zavarenog spoja i pomoći će poboljšati mehanička svojstva zavara, tako da se dušik može koristiti kao zaštitni plin pri zavarivanju nehrđajućeg čelika.
2. Argon Ar
Energija ionizacije Ar je relativno niska, stupanj ionizacije pod djelovanjem lasera je visok, nije pogodan za kontrolu stvaranja oblaka plazme, imat će određeni utjecaj na učinkovito korištenje lasera, ali aktivnost Ar je vrlo nizak, teško je kemijski reagirati s uobičajenim metalima, a cijena Ar nije visoka; osim toga, gustoća Ar je veća, pogodna za tonjenje na vrh zavarenog bazena, može bolje zaštititi zavareni bazen, tako da se može koristiti kao konvencionalni zaštitni plin.
3. Helij He
Energija ionizacije He je najveća, a stupanj ionizacije je vrlo nizak pod djelovanjem lasera, tako da može dobro kontrolirati stvaranje oblaka plazme, a laser može dobro djelovati na metal. Međutim, cijena He je toliko visoka da se ne koristi za proizvode masovne proizvodnje. On se općenito koristi za znanstvena istraživanja ili proizvode s vrlo visokom dodanom vrijednošću. Način na koji se upuhuje zaštitni plin.
Postoje dvije glavne vrste upuhivanja zaštitnog plina: jedan je zaštitni plin koji upuhuje sa strane osovine, a drugi je koaksijalni zaštitni plin.
Općenito, preporučuje se korištenje metode bočnog upuhivanja zaštitnog plina.
Princip odabira metode upuhivanja zaštitnim plinom
Prije svega, treba biti jasno da je takozvana "oksidacija" zavara samo uobičajeni naziv, teoretski se odnosi na kemijsku reakciju između zavara i štetnih komponenti u zraku, što rezultira pogoršanjem kvalitete zavar, obično metal zavara na određenoj temperaturi i kemijskoj reakciji kisika, dušika, vodika itd. u zraku.
Spriječiti "oksidaciju" zavara znači smanjiti ili izbjeći kontakt između takvih štetnih komponenti i metala zavara na visokoj temperaturi, što nije samo rastaljeni metal, već cijeli proces od trenutka kada se metal zavara rastali do bazena. metal se skrutne i njegova temperatura se smanji ispod određene temperature.
Na primjer, zavarivanje legure titana, kada temperatura iznad 300 stupnjeva može brzo apsorbirati vodik, 450 stupnjeva iznad brze apsorpcije kisika, 600 stupnjeva iznad brze apsorpcije dušika, tako da se legura titana zavari u skrućivanju i temperaturi do 300 stupnjeva ispod ova faza podliježe učinkovitom zaštitnom učinku, inače će doći do "oksidacije".
Iz gornjeg opisa lako je razumjeti da zaštitni plin koji se upuhuje u ne samo pravovremenu zaštitu zavarenog bazena, već i potrebu da je zavareno samo očvrsnuto područje za zaštitu, tako da je opća uporaba zaštitnog puhanja bočne osi plinom, jer ovaj način zaštite u odnosu na koaksijalnu zaštitu ima širi raspon zaštite, posebno za samo skrutnuto područje zavara ima bolju zaštitu.
Za inženjerske primjene, ne mogu se svi proizvodi zaštititi zaštitnim plinom s bočnim puhanjem, a za neke specifične proizvode može se koristiti samo koaksijalni zaštitni plin, što zahtijeva ciljani odabir strukture proizvoda i oblika spoja.
Izbor specifične metode upuhivanja zaštitnim plinom
1. Ravni šav za zavarivanje
Oblik zavara je ravan, a oblik spoja je sučeoni spoj, preklopni spoj, kutni spoj ili naslagana glava zavara.
2. Ravni zatvoreni šav za zavarivanje
Oblik zavarenog šava je zatvoreni uzorak kao što je ravni obodni oblik, ravni višestrani oblik, ravni višesegmentni linijski oblik, itd. Oblik spoja je sučeoni spoj, preklopni spoj, naslagana glava zavara itd. Ova vrsta proizvoda je poželjnija od metode koaksijalnog zaštitnog plina.
Odabir zaštitnog plina izravno utječe na kvalitetu, učinkovitost i cijenu proizvodnje zavarivanja, no zbog raznolikosti materijala za zavarivanje, izbor plina za zavarivanje je također kompliciran u samom procesu zavarivanja, što zahtijeva cjelovito razmatranje materijala za zavarivanje, metoda zavarivanja , položaje zavarivanja i tražene rezultate zavarivanja te putem ispitivanja zavarivanja odabrati prikladniji plin za zavarivanje i postići bolje rezultate zavarivanja.
