Pemilihan dan penggunaan gas semasa kimpalan
1. Peranan teras gas dalam kimpalan laser
· Melindungi kolam cair: Mencegah pengoksidaan dan tindak balas nitriding antara logam dan oksigen, nitrogen, dan lain -lain . di udara pada suhu tinggi, dan mengelakkan kecacatan seperti liang dan retak .
· Membantu penyejukan kolam cair: Mengawal kelajuan pemejalan kolam cair melalui aliran udara untuk memperbaiki mikrostruktur dan sifat jahitan kimpalan .
· Mengeluarkan percikan: Mengurangkan pencemaran lensa atau permukaan bahan kerja yang disebabkan oleh percikan logam semasa kimpalan .
· Mengatur plasma: Semasa kimpalan laser kuasa tinggi, menekan penyerapan awan plasma oleh tenaga laser untuk meningkatkan kecekapan penggunaan tenaga .
2. Jenis dan ciri gas biasa yang digunakan dalam kimpalan laser
· Gas inert (terutamanya digunakan untuk perlindungan)
Argon (AR): Ketumpatan tinggi, kesan perlindungan yang sangat baik, kos rendah; Aliran udara yang stabil, kurang terdedah kepada percikan . sesuai untuk kimpalan keluli tahan karat, aloi aluminium, tembaga dan logam bukan ferus yang lain serta plat nipis, terutamanya sesuai untuk kimpalan laser berdenyut .
Helium (HE): Ketumpatan rendah dan kekonduksian terma yang tinggi, yang dapat menindas plasma dengan berkesan dan meningkatkan keupayaan penembusan kimpalan gabungan yang mendalam; Walau bagaimanapun, kosnya tinggi . sesuai untuk kimpalan laser berterusan kuasa tinggi plat tebal (seperti keluli karbon, aloi titanium), atau untuk senario di mana kelajuan kimpalan tinggi diperlukan .
· Gas aktif (digunakan untuk bahan atau proses tertentu)
Karbon dioksida (CO₂):
Ia bertindak balas dengan logam untuk membentuk CO, yang dapat mengurangkan ketegangan permukaan kolam cair dan meningkatkan ketidakstabilan kolam cair . bagaimanapun, ia terdedah untuk menyebabkan pengoksidaan kimpalan .
Senario yang berkenaan: Kimpalan keluli rendah karbon (perlu digunakan dalam kombinasi dengan gas lain), atau untuk kimpalan komposit laser-mig .
Nitrogen (n₂):
Ia kos efektif, tetapi ia mudah membentuk nitrida keras dan rapuh dengan logam seperti titanium dan aluminium, yang mempengaruhi ketangguhan kimpalan .
Senario yang berkenaan: Kimpalan pengedap permukaan keluli tahan karat (untuk struktur tidak kritikal), atau kimpalan aloi tembaga (untuk menghalang pengoksidaan) .
3. Faktor utama untuk pemilihan gas
· Jenis bahan kimpalan
Aloi aluminium: Secara sengaja gunakan argon tulen (AR), mengelakkan pelindung yang disebabkan oleh nitrogen; Untuk plat tebal, pertimbangkan campuran argon-helium (e . g . ar: he=7: 3) .
Carbon steel / stainless steel: Thin plates use argon, medium-thick plates (>5mm) Gunakan campuran helium atau argon-helium untuk meningkatkan kedalaman penembusan; Untuk keluli rendah karbon, sejumlah kecil Co₂ (<5%) can be added to improve the fluidity of the molten pool.
Aloi tembaga / titanium: kimpalan tembaga menggunakan argon atau nitrogen (untuk mengelakkan pengoksidaan), aloi titanium menggunakan argon kemelut tinggi (untuk mengelakkan nitriding) .
· Parameter proses kimpalan
High-power continuous welding (>2KW): Gunakan campuran helium atau argon-helium, mengurangkan pelindung plasma;
Kimpalan berkembar rendah (<1kW): Pure argon is sufficient, with low cost and stable protection effect.
· Keperluan kualiti kimpalan
Kimpalan dengan ketangguhan yang tinggi (seperti komponen aeroangkasa): Elakkan nitrogen, lebih suka argon atau helium;
Kimpalan dengan keperluan kelancaran permukaan yang tinggi: Gunakan argon atau helium untuk mengurangkan skala spatter dan oksida .
4. Mata Utama untuk Penggunaan Gas
· Kawalan kesucian gas
Kesucian gas lengai harus lebih besar daripada atau sama dengan 99.99% (kekotoran seperti air dan oksigen boleh menyebabkan keliangan kimpalan);
Kesucian gas aktif (seperti CO₂) hendaklah lebih besar daripada atau sama dengan 99 . 5%, dan mereka perlu dikeringkan (untuk mengelakkan kelembapan menyebabkan liang hidrogen).
· Peraturan aliran gas
Kadar aliran rendah: perlindungan yang tidak mencukupi, terdedah kepada pengoksidaan;
Kadar aliran tinggi: aliran udara bergelora, udara diperkenalkan, dan ia boleh meniup logam kolam cair .
Nilai Rujukan:
Argon gas: kimpalan plat nipis (1-3 mm) 8-15 l/min, plat sederhana-tebal (5-10 mm) 15-25 l/min;
Gas helium: Kadar aliran hendaklah 30% -50% lebih tinggi daripada gas argon (kerana ketumpatannya yang rendah, kadar aliran yang lebih besar diperlukan untuk membentuk lapisan gas pelindung) .
· Reka bentuk dan kedudukan muncung
Diameter muncung: biasanya 6-10 mm, diameter yang lebih besar memerlukan peningkatan kadar aliran, dan diameter yang lebih kecil terdedah kepada penyumbatan;
Jarak antara muncung dan bahan kerja: 5-8 mm, terlalu dekat boleh mudah tercemar oleh percikan, dan terlalu jauh mengurangkan kesan perlindungan .
· Kawalan arah aliran udara
Meniup ke arah yang sama seperti arah kimpalan: sesuai untuk kimpalan berkelajuan tinggi, mengurangkan gangguan aliran udara pada kolam cair;
Bahagian meniup: Sesuai untuk kimpalan penembusan yang mendalam, lebih baik untuk meniup plasma .
5. Langkah berjaga -jaga keselamatan
· Risiko asphyxiation gas lengai
Argon dan helium adalah gas tanpa warna dan tidak berbau . Pada kepekatan tinggi, mereka akan menggantikan oksigen di udara . semasa operasi, pengudaraan mesti dikekalkan untuk mengelakkan menggunakannya di ruang tertutup .
· Ketoksikan dan risiko letupan gas reaktif
Kepekatan CO₂ yang berlebihan boleh menyebabkan kesukaran bernafas . nitrogen, apabila dipanaskan, bertindak balas dengan logam dan boleh menghasilkan oksida nitrogen toksik . topeng pelindung mesti dipakai;
Elakkan mencampurkan gas reaktif dengan gas mudah terbakar (seperti asetilena) untuk mengelakkan letupan .
· Pengurusan Silinder Gas
Silinder gas harus disimpan secara tetap, disimpan dari sumber haba dan sumber kebakaran, dan tekanan output harus dikawal oleh pengurangan tekanan (biasanya 0.2-0.5 mpa)
-- Rayther Laser Camila Wang