نقش گاز محافظ
در جوشکاری لیزری، گاز محافظ بر شکل گیری جوش، کیفیت جوش، عمق جوش و عرض جوش تاثیر می گذارد. در بیشتر موارد دمیدن در گاز محافظ تاثیر مثبتی روی جوش خواهد داشت اما می تواند تاثیر منفی نیز داشته باشد.
اثرات مثبت
- گاز محافظ که به درستی دمیده شده است به طور موثر از حوضچه جوش در برابر اکسیداسیون محافظت می کند.
- دمیدن صحیح در گاز محافظ به طور موثر پاشش ایجاد شده در طول فرآیند جوشکاری را کاهش می دهد.
- دمیدن صحیح در گاز محافظ می تواند انجماد حوضچه مذاب جوش را به طور مساوی گسترش دهد و شکل جوش را یکنواخت و زیبا کند.
- دمیدن صحیح گاز محافظ می تواند به طور موثری اثر محافظتی ستون بخار فلزی یا ابر پلاسما را بر روی لیزر کاهش دهد و استفاده موثر از لیزر را افزایش دهد.
- دمیدن صحیح گاز محافظ می تواند به طور موثری تخلخل درز جوش را کاهش دهد. تا زمانی که نوع گاز، سرعت جریان گاز و روش دمیدن به درستی انتخاب شود، می توان اثر ایده آل را به دست آورد.
با این حال، استفاده نادرست از گاز محافظ نیز می تواند اثرات نامطلوبی بر جوشکاری داشته باشد.
اثرات نامطلوب به شرح زیر است:
- گاز محافظ دمیده نادرست ممکن است منجر به درز جوش ضعیف شود:
- انتخاب نادرست نوع گاز ممکن است منجر به ترک خوردگی جوش شود و همچنین ممکن است منجر به کاهش خواص مکانیکی جوش شود.
- انتخاب اشتباه نرخ جریان دمش گاز ممکن است منجر به اکسیداسیون شدیدتر جوش شود (یا سرعت جریان خیلی زیاد باشد یا خیلی کم) و همچنین ممکن است منجر به اختلال شدید فلز حوضچه جوش توسط نیروهای خارجی شود که منجر به فروپاشی جوش می شود. جوش یا شکل گیری ناهموار؛
- انتخاب نادرست دمیدن گاز می تواند منجر به عدم دستیابی جوش به اثر محافظتی یا حتی اساساً عدم اثر محافظتی یا تأثیر منفی بر شکل گیری جوش شود.
- دمیدن در گاز محافظ تأثیر خاصی بر عمق جوش دارد، به خصوص در جوشکاری صفحه نازک، عمق جوش را کاهش می دهد.
انواع گازهای محافظ
گازهای محافظ جوشکاری لیزری که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند عمدتاً N2، Ar، He هستند، خواص فیزیکی و شیمیایی آنها متفاوت است و بنابراین تأثیر آن بر درز جوش نیز متفاوت است.
1. نیتروژن N2
انرژی یونیزاسیون N2 متوسط، بالاتر از Ar و کمتر از He است. درجه یونیزاسیون تحت عمل لیزر متوسط است که می تواند تشکیل ابرهای پلاسما را بهتر کاهش دهد و در نتیجه استفاده مؤثر از لیزر را افزایش دهد. نیتروژن می تواند در دمای معینی با آلیاژ آلومینیوم و فولاد کربنی واکنش شیمیایی داده و نیترید تولید کند که باعث افزایش شکنندگی جوش و کاهش چقرمگی می شود و تأثیر نامطلوب بیشتری بر خواص مکانیکی اتصال جوش داده شده خواهد داشت. استفاده از نیتروژن برای محافظت از جوش آلیاژ آلومینیوم و فولاد کربن توصیه نمی شود. واکنش شیمیایی بین نیتروژن و فولاد ضد زنگ نیتریدهایی تولید می کند که می تواند استحکام اتصال جوش داده شده را بهبود بخشد و به بهبود خواص مکانیکی جوش کمک می کند، بنابراین از نیتروژن می تواند به عنوان یک گاز محافظ هنگام جوشکاری فولاد ضد زنگ استفاده شود.
2. آرگون آر
انرژی یونیزاسیون Ar نسبتاً کم است، درجه یونیزاسیون تحت عمل لیزر بالا است، برای کنترل تشکیل ابر پلاسما مساعد نیست، تأثیر خاصی بر استفاده مؤثر از لیزر خواهد داشت، اما فعالیت Ar بسیار است. کم، واکنش شیمیایی با فلزات معمولی دشوار است و هزینه Ar زیاد نیست. علاوه بر این، چگالی Ar بیشتر است، منجر به فرو رفتن در بالای حوضچه جوش می شود، می تواند بهتر از حوضچه جوش محافظت کند، بنابراین می تواند به عنوان یک گاز محافظ معمولی استفاده شود.
3. هلیوم هی
انرژی یونیزاسیون He بالاترین میزان است و درجه یونیزاسیون تحت عمل لیزر بسیار کم است، بنابراین می تواند تشکیل ابر پلاسما را به خوبی کنترل کند و لیزر می تواند به خوبی روی فلز کار کند. با این حال، هزینه He به قدری بالا است که برای محصولات تولید انبوه استفاده نمی شود. او معمولاً برای تحقیقات علمی یا محصولاتی با ارزش افزوده بسیار بالا استفاده می شود. نحوه دمیدن گاز محافظ به داخل.
دو نوع اصلی گاز محافظ وجود دارد: یکی گاز محافظ دمنده جانبی شافت جانبی و دیگری گاز محافظ کواکسیال.
به طور کلی توصیه می شود از روش گاز محافظ جانبی استفاده شود.
اصل انتخاب روش دمیدن گاز محافظ
اول از همه، باید روشن شود که به اصطلاح "اکسیداسیون" جوش تنها یک نام رایج است، از لحاظ نظری به واکنش شیمیایی بین جوش و اجزای مضر موجود در هوا و در نتیجه بدتر شدن کیفیت جوش اشاره دارد. جوش، معمولاً فلز جوش در دمای معین و واکنش شیمیایی اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن و غیره در هوا است.
برای جلوگیری از "اکسید شدن" جوش، کاهش یا اجتناب از تماس بین چنین اجزای مضر و فلز جوش در دمای بالا است، که نه تنها فلز حوضچه مذاب است، بلکه کل فرآیند از زمانی که فلز جوش ذوب می شود تا حوضچه است. فلز جامد می شود و دمای آن به زیر دمای معین کاهش می یابد.
به عنوان مثال، جوشکاری آلیاژ تیتانیوم، زمانی که دمای بالای 300 درجه می تواند به سرعت هیدروژن را جذب کند، 450 درجه بالاتر از جذب سریع اکسیژن، 600 درجه بالاتر از جذب سریع نیتروژن، بنابراین آلیاژ تیتانیوم در انجماد جوش داده می شود و دمای آن تا 300 درجه پایین تر است. این مرحله در معرض اثر حفاظتی موثر است، در غیر این صورت "اکسیداسیون" خواهد بود.
از توضیحات بالا، آن را آسان می توان درک کرد که گاز محافظ نه تنها به حفاظت به موقع از حوضچه جوش، بلکه نیاز به جوش داده شده است فقط منطقه جامد برای حفاظت، بنابراین استفاده عمومی از محور جانبی دمیدن جانبی محافظ. گاز، زیرا این روش حفاظت در مقایسه با حفاظت کواکسیال طیف وسیع تری از حفاظت، به ویژه برای ناحیه جوش فقط جامد شده، حفاظت بهتری دارد.
برای کاربردهای مهندسی، همه محصولات را نمی توان با گاز محافظ جانبی محافظت کرد و برای برخی از محصولات خاص، فقط می توان از گاز محافظ کواکسیال استفاده کرد که نیاز به انتخاب هدفمند از ساختار محصول و فرم اتصال دارد.
انتخاب روش دمیدن گاز محافظ خاص
1. درز جوش مستقیم
شکل درز جوش مستقیم است و شکل اتصال به صورت اتصال لب به لب، اتصال لبه، اتصال گوشه یا سر جوش انباشته است.
2. درز جوشکاری طرح بسته
شکل درز جوش یک الگوی بسته است مانند شکل محیطی صفحه، شکل چند طرفه صفحه، شکل خط چند قطعه صفحه و غیره. این نوع محصول به روش گاز محافظ کواکسیال ارجحیت دارد.
انتخاب گاز محافظ مستقیماً بر کیفیت، کارایی و هزینه تولید جوش تأثیر می گذارد، اما به دلیل تنوع مواد جوشکاری، انتخاب گاز جوشکاری نیز در فرآیند واقعی جوشکاری پیچیده است که نیاز به بررسی همه جانبه مواد جوشکاری، روش های جوشکاری دارد. ، موقعیت های جوشکاری و نتایج جوش مورد نیاز و از طریق آزمایش های جوشکاری گاز جوشکاری مناسب تری را انتخاب کرده و به نتایج جوشکاری بهتری دست یابیم.
