Semasa proses kimpalan laser, gas pelindung bukan sahaja mengasingkan kolam cair dari pencemaran oleh kekotoran seperti oksigen dan nitrogen di udara tetapi juga mempengaruhi kualiti pembentukan, kadar penyejukan, dan reaksi metalurgi dari jahitan kimpalan. Oleh kerana perbezaan sifat fizikal dan kimia pelbagai gas pelindung, mereka memainkan peranan yang unik apabila kimpalan bahan yang berbeza. Berikut adalah analisis gas perlindungan biasa yang digunakan dalam mesin kimpalan laser dan fungsi terasnya.
1. Argon: Perlindungan stabil gas pelindung sejagat
Ciri -ciri gas
Argon (AR) adalah gas inert yang tidak berwarna dan tidak berbau dengan tenaga pengionan yang agak rendah dan ketumpatan yang lebih besar daripada udara. Ia mudah membentuk lapisan pelindung yang stabil semasa kimpalan.
Fungsi teras
Mengasingkan udara dan mencegah pengoksidaan: Argon secara berkesan dapat mengasingkan kolam cair dari oksigen dan wap air di atmosfera, menghalang logam daripada bertindak balas dengan oksigen pada suhu tinggi untuk membentuk oksida (seperti aluminium oksida dan oksida tembaga). Ia amat sesuai untuk kimpalan logam aktif seperti aluminium, magnesium, dan tembaga.
Menstabilkan arka dan memperbaiki pembentukan: Tenaga pengionan yang rendah menjadikan argon lebih mudah diionkan di bawah tindakan laser, membentuk awan plasma yang stabil, mengurangkan spatter, menyempurnakan kolam cair, dan meningkatkan kelancaran permukaan jahitan kimpalan.
Mengawal kadar penyejukan: Argon mempunyai kekonduksian terma yang agak rendah, yang dapat melambatkan kadar penyejukan kolam cair, menggalakkan penghabluran seragam logam kimpalan, dan mengurangkan risiko retak.
Aplikasi biasa
Kimpalan pintu aloi aluminium dan tingkap, pembungkusan komponen elektronik tembaga, pemprosesan bahagian automotif aloi magnesium, dll.
2. Nitrogen: anti - pilihan pengoksidaan untuk kimpalan keluli tahan karat
Ciri -ciri gas
Nitrogen (N2) adalah gas yang paling banyak di udara, dengan sifat kimia yang agak stabil dan kos rendah. Walau bagaimanapun, ia mungkin bertindak balas dengan beberapa logam pada suhu tinggi.
Fungsi teras
Menghalang pengoksidaan dan memperbaiki bijirin: Dalam kimpalan keluli tahan karat, nitrogen dapat menghalang gabungan kromium dengan oksigen untuk membentuk CR2 O3, mencegah pembentukan filem oksida hitam di permukaan kimpalan, dan memperbaiki bijirin melalui pengukuhan penyelesaian pepejal, meningkatkan rintangan kakisan.
Mengawal ketidakstabilan kolam cair: Ketumpatan dan kekonduksian terma nitrogen adalah antara argon dan helium, yang dapat mengawal keadaan aliran kolam cair dan menghalang pembentukan miskin yang disebabkan oleh aliran berlebihan kolam cair.
Kelebihan ekonomi: Berbanding dengan argon dan helium, nitrogen lebih murah, menjadikannya sesuai untuk senario di mana kualiti permukaan yang tinggi dari jahitan kimpalan diperlukan tetapi perlindungan melampau tidak diperlukan (seperti kimpalan bahagian struktur keluli tahan karat biasa).
Langkah berjaga-berjaga
Nitrogen tidak sesuai untuk logam seperti titanium dan aluminium yang mudah membentuk nitrida keras dan rapuh. Jika tidak, ia akan meningkatkan kelembutan jahitan kimpalan.
Aplikasi biasa
Kimpalan peralatan dapur keluli tahan karat, pembuatan kapal tekanan, sambungan jambatan struktur keluli, dll.
3. Helium: Tinggi - Pembantu Tenaga untuk Kimpalan Cekap
Ciri -ciri gas
Helium (dia) adalah gas lengai dengan ketumpatan terendah dan kekonduksian terma tertinggi. Ia mempunyai tenaga pengionan yang tinggi dan tidak bertindak balas dengan logam pada suhu tinggi.
Fungsi teras
Menyebarkan awan plasma dengan cekap: Tenaga pengionan yang tinggi menjadikan awan plasma yang dihasilkan oleh helium di bawah tindakan laser nipis, mengurangkan pelemahan tenaga laser. Ia sesuai untuk kimpalan penembusan yang mendalam (seperti kimpalan plat tebal) dan senario kimpalan kelajuan tinggi -.
Mempercepat pelesapan haba dan mengawal kedalaman penembusan: Kekonduksian terma yang tinggi dapat dengan cepat mengambil haba kolam cair, elakkan terlalu panas, dan tepat mengawal kedalaman penembusan jahitan kimpalan, terutama yang sesuai untuk kimpalan bahan -bahan berdinding nipis - (seperti foil dan komponen elektronik ketepatan).
Ultra - Perlindungan murni dan kebolehsuaian kepada persekitaran yang keras: Helium mempunyai inertness kimia yang sangat kuat, yang dapat memberikan pencemaran - persekitaran kimpalan percuma untuk logam yang sangat aktif seperti titanium dan zirkonium, memastikan kebolehpercayaan jahitan kimpalan di bawah keadaan kasar seperti suhu tinggi dan tekanan tinggi.
Kekurangan
Helium mahal dan mempunyai ketumpatan yang rendah. Ia memerlukan aliran yang tinggi - untuk membentuk lapisan pelindung yang berkesan. Ia biasanya digunakan dalam campuran dengan gas lain untuk mengimbangi prestasi dan kos.
Aplikasi biasa
Kimpalan komponen aloi titanium dalam aeroangkasa, pembungkusan cip mikroelektronik, kimpalan paip aloi zirkonium dalam industri nuklear, dll.
4. Campuran Gas: Kesan Sinergistik Perlindungan Terjejas
Untuk memenuhi keperluan kimpalan yang berbeza, campuran gas yang terdiri daripada dua atau lebih gas sering digunakan dalam pengeluaran sebenar. Mereka mencapai kesan perlindungan terbaik melalui kelebihan pelengkap. Campuran gas biasa dan fungsi mereka adalah seperti berikut:
1. Argon - campuran helium (ar+he)
Fungsi: Menggabungkan ciri -ciri arka stabil argon dengan kekonduksian terma tinggi helium, ia bukan sahaja dapat mengurangkan kesan perisai plasma pada laser tetapi juga meningkatkan ketidakstabilan kolam cair. Ia sesuai untuk kimpalan plat tebal tinggi - logam reflektif seperti tembaga dan aluminium.
Perkadaran tipikal: 70% ar + 30% dia (pengimbangan kos dan prestasi) atau 50% ar + 50% he (menguatkan kawalan kedalaman penembusan).
2. Argon - campuran nitrogen (AR+N2)
Fungsi: Dalam kimpalan keluli tahan karat, sedikit nitrogen (5%-15%) boleh menghalang pengoksidaan dan meningkatkan kekerasan jahitan kimpalan. Pada masa yang sama, perlindungan argon yang stabil dapat mengelakkan masalah spatter yang disebabkan oleh nitrogen tulen.
Nota: Perkadaran nitrogen perlu dikawal ketat untuk mencegah pembentukan nitrida yang berlebihan.
3. Argon - campuran karbon dioksida (AR+CO2)
Fungsi: Penambahan CO2 dapat meningkatkan input haba arka, menggalakkan pemindahan titisan, meningkatkan kebolehkerjaan kolam cair semasa kimpalan keluli karbon, dan mengurangkan kekurangan - dari - kecacatan gabungan. Ia biasanya digunakan dalam laser - proses kimpalan hibrid MIG.
5. Bagaimana untuk memilih gas pelindung yang sesuai?
Ciri -ciri bahan: Pilih gas inert (argon, helium) atau gas neutral (nitrogen) mengikut sifat -sifat logam asas (seperti aktiviti, titik lebur, dan kekonduksian terma) untuk mengelakkan tindak balas metalurgi yang berbahaya (seperti nitridasi dan pengoksidaan).
Proses kimpalan: Untuk kimpalan penembusan yang mendalam, berikan keutamaan kepada campuran helium atau gas dengan bahagian helium yang tinggi (untuk mengurangkan pelindung plasma). Untuk plat nipis tinggi - kimpalan kelajuan, argon atau campuran gas dengan bahagian helium yang rendah boleh digunakan (untuk mengawal penyejukan kolam cair).
Kos - keberkesanan: Untuk keluli karbon biasa dan kimpalan keluli tahan karat, nitrogen atau argon - campuran nitrogen boleh dipilih; Untuk logam akhir - seperti aluminium dan titanium, argon tulen atau argon - campuran helium lebih disukai.
Kesesuaian peralatan: Pertimbangkan ketepatan kawalan aliran gas mesin kimpalan dan reka bentuk muncung (seperti sama ada tinggi - pembersihan aliran helium diperlukan) untuk memastikan bahawa gas pelindung merata meliputi kolam cair.
Kesimpulan
Gas pelindung adalah "penjaga yang tidak kelihatan" proses kimpalan laser. Pemilihan mereka secara langsung memberi kesan kepada kualiti jahitan kimpalan, kecekapan pengeluaran, dan kos. Dari penggunaan ciri -ciri gas tunggal kepada kesan sinergistik campuran gas, pertimbangan komprehensif harus dibuat dalam kombinasi dengan sifat -sifat bahan, parameter kimpalan, dan keadaan kerja yang sebenarnya. Dengan perkembangan teknologi kimpalan laser ke arah ketepatan dan automasi yang tinggi, penggunaan gas pelindung akan menjadi faktor utama dalam meningkatkan kebolehpercayaan kimpalan.
-Rayther Laser Jack Sun--