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激光焊接保護氣體的吹入方式

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激光焊接保護氣體的吹入方式

發布日期:2020-09-03 作者: 點擊:

激光焊接保護氣體的吹入方式

保護氣體的吹入方式目前主要有兩種:一種是旁軸側吹保護氣體,如下圖所示;另一種是同軸保護氣體,如下下圖所示。


旁軸側吹保護氣體



同軸保護氣體


兩種吹入方式具體該怎么選擇是多方面綜合考慮的,一般情況下建議采用側吹保護氣體的方式。

保護氣體吹入方式選擇原則:直線焊縫用旁軸好,平面封閉圖形用同軸好。

需要明確的是,所謂的焊縫被“氧化”僅是一種俗稱,理論上是指焊縫與空氣中有害成分發生化學反應導致焊縫質量變差,常見是焊縫金屬在一定溫度下與空氣中的氧、氮、氫等發生化學反應。

防止焊縫被“氧化”就是減少或者避免這類有害成分與高溫狀態下的焊縫金屬接觸,這種高溫狀態不僅僅是熔化的熔池金屬,而是從焊縫金屬被熔化時一直到熔池金屬凝固并且其溫度降低至一定溫度以下整個時間段過程。

比如說鈦合金焊接,當溫度在300℃以上時能快速吸氫,450℃以上時能快速吸氧,600℃以上時能快速吸氮,所以鈦合金焊縫在凝固后并且溫度降低至300℃以下這個階段內均需受到有效的保護效果,否則就會被“氧化”。

從上述描述不難明白,吹入的保護氣體不僅僅需要適時對焊縫熔池進行保護,還需要對已經焊接過的剛剛凝固的區域進行保護,所以一般均采用圖1所示的旁軸側吹保護氣體,因為這種方式的保護方式相對于圖2中的同軸保護方式的保護范圍更廣泛,尤其是對焊縫剛剛凝固的區域有較好的保護。

旁軸側吹對于工程應用來說,不是所有的產品都能夠采用旁軸側吹保護氣體的方式,對于某些具體的產品,只能采用同軸保護氣體,具體需要從產品結構以及接頭形式進行有針對性的選擇。

不正確使用保護氣對激光焊接的不利影響

1)不正確的吹入保護氣體可能會導致焊縫變差:

2)選擇錯誤的氣體種類可能會導致焊縫產生裂紋,也可能會導致焊縫力學性能降低;

3)選擇錯誤的氣體吹入流量可能會導致焊縫氧化更嚴重(無論是流量過大還是過小),也可能導致焊縫熔池金屬被外力干擾嚴重造成焊縫塌陷或者成型不均勻;

4)選擇錯誤的氣體吹入方式會導致焊縫達不到保護效果甚至基本無保護效果或者對焊縫成型產生消極影響;

5)吹入保護氣體會對焊縫熔深產生一定影響,尤其的是薄板焊接時,會減小焊縫熔深。

保護氣體的種類

常用的激光焊接保護氣體主要有N2、Ar、He,其物化性質各有差異,也因此對焊縫的作用效果也各不相同。

1. 氮氣N2---可以用于不銹鋼的焊接保護氣

N2的電離能適中,比Ar的高,比He的低,在激光作用下電離程度一般,可以較好的減小等離子體云的形成,從而增大激光的有效利用率。氮在一定溫度下可以與鋁合金、碳鋼發生化學反應,產生氮化物,會提高焊縫脆性,韌性降低,對焊縫接頭的力學性能會產生較大的不利影響,所以不建議使用氮氣對鋁合金和碳鋼焊縫進行保護。

而氮與不銹鋼發生化學反應產生的氮化物可以提高焊縫接頭的強度,會有利于焊縫的力學性能提高,所以在焊接不銹鋼時可以使用氮氣作為保護氣體。

2. 氬氣Ar----性價比高,最常規的保護氣

Ar的電離能相對最低,在激光作用下電離程度較高,不利于控制等離子體云的形成,會對激光的有效利用率產生一定的影響,但是Ar活性非常低,很難與常見金屬發生化學反應,而且Ar成本不高,除此之外,Ar的密度較大,有利于下沉至焊縫熔池上方,可以更好的保護焊縫熔池,因此可以作為常規保護氣體使用。

3. 氦氣He---最好但也是最貴的保護氣

He的電離能最高,在激光作用下電離程度很低,可以很好的控制等離子體云的形成,激光可以很好的作用于金屬,而且He活性非常低,基本不與金屬發生化學反應,是很好的焊縫保護氣體,但是He的成本太高,一般大批量生產型產品不會使用該氣體,He一般用于科學研究或者附加值非常高的產品。

本文網址:http://ashsechler.com/news/522.html

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