انتخاب و استفاده از گازها در هنگام جوشکاری

انتخاب و استفاده از گازها در هنگام جوشکاری

1. نقش اصلی گازها در جوشکاری لیزر

· محافظت از استخر مذاب: جلوگیری از اکسیداسیون و واکنش های نیترایدر بین فلز و اکسیژن ، نیتروژن و غیره . در هوا در دماهای بالا و جلوگیری از نقص مانند منافذ و ترک.
· کمک به خنک کننده استخر مذاب: کنترل سرعت جامد سازی استخر مذاب از طریق جریان هوا برای بهبود ریزساختار و خصوصیات درز جوش .
· از بین بردن اسپلتر: کاهش آلودگی لنز یا سطح قطعه کار ناشی از پاشیدن فلز در هنگام جوشکاری {{0}
· تنظیم پلاسما: در طول جوش لیزر با قدرت بالا ، سرکوب جذب ابر پلاسما توسط انرژی لیزر برای بهبود راندمان استفاده از انرژی.

2. انواع و ویژگی های مشترک گاز مورد استفاده در جوشکاری لیزر

· گازهای بی اثر (که عمدتا برای محافظت استفاده می شود)

آرگون (AR): چگالی بالا ، اثر محافظت عالی ، کم هزینه ؛ جریان هوای پایدار ، کمتر مستعد به پاشیدن . مناسب برای جوشکاری فولاد ضد زنگ ، آلیاژ آلومینیوم ، مس و سایر فلزات غیر آهنی و همچنین صفحات نازک ، به خصوص مناسب برای جوشکاری لیزر پالس.}

هلیوم (HE): چگالی کم و هدایت حرارتی بالا ، که می تواند به طور مؤثر پلاسما را سرکوب کرده و توانایی نفوذ جوشکاری عمیق را تقویت کند. با این حال ، هزینه بالا . مناسب برای جوشکاری لیزر مداوم با قدرت بالا از صفحات ضخیم (مانند فولاد کربن ، آلیاژ تیتانیوم) ، یا برای سناریوهایی که سرعت جوشکاری زیاد لازم است.}}

· گاز فعال (برای مواد یا فرآیندهای خاص استفاده می شود)

دی اکسید کربن (CO₂):
این با فلزات برای تشکیل CO واکنش نشان می دهد ، که می تواند تنش سطح استخر مذاب را کاهش داده و سیالیت استخر مذاب را بهبود بخشد . با این حال ، مستعد است که باعث اکسیداسیون جوش.}}
سناریوهای قابل اجرا: جوشکاری فولاد کم کربن (نیاز به استفاده از سایر گازها) یا برای جوشکاری کامپوزیت لیزر MIG {{2}
نیتروژن (N₂):
مقرون به صرفه است ، اما به راحتی نیتریدهای سخت و شکننده را با فلزاتی مانند تیتانیوم و آلومینیوم تشکیل می دهد و بر سختی جوش . تأثیر می گذارد
سناریوهای قابل اجرا: جوشکاری آب بندی سطح استیل (برای ساختارهای غیر بحرانی) یا جوش آلیاژ مس (برای مهار اکسیداسیون).

3. عوامل اصلی انتخاب گاز

· انواع مواد جوشکاری
آلیاژ آلومینیوم: ترجیحاً از آرگون خالص (AR) استفاده کنید و از آغوش ناشی از نیتروژن جلوگیری کنید. برای صفحات ضخیم ، مخلوط Argon-Helium را در نظر بگیرید (E . G . ar: او=7: 3) .
Carbon steel / stainless steel: Thin plates use argon, medium-thick plates (>5 میلی متر) از مخلوط هلیوم یا آرگون-هلیوم برای افزایش عمق نفوذ استفاده کنید. برای فولاد کم کربن ، مقدار کمی از Co₂ (<5%) can be added to improve the fluidity of the molten pool.
آلیاژ مس / تیتانیوم: جوشکاری مس از آرگون یا نیتروژن (برای جلوگیری از اکسیداسیون) استفاده می کند ، آلیاژ تیتانیوم از آرگون با خلوص بالا (برای جلوگیری از نیترید) استفاده می کند.
· پارامترهای فرآیند جوشکاری
High-power continuous welding (>2 کیلو وات): از مخلوط هلیوم یا آرگون-هلیوم استفاده کنید و محافظ پلاسما را کاهش دهید.
جوش پالس کم قدرت (<1kW): Pure argon is sufficient, with low cost and stable protection effect.
· الزامات کیفیت جوشکاری
جوش هایی با سختی زیاد (مانند اجزای هوافضا): از نیتروژن خودداری کنید ، آرگون یا هلیوم را ترجیح دهید.
جوش هایی با شرایط صافی سطح بالا: از آرگون یا هلیوم برای کاهش مقیاس پاتر و اکسید استفاده کنید .

4. نقاط کلیدی برای استفاده از گازها

· کنترل خلوص گاز
خلوص گازهای بی اثر باید بیشتر از 99.99 ٪ یا مساوی باشد (ناخالصی هایی مانند آب و اکسیژن می تواند باعث تخلخل جوش شود).
خلوص گازهای فعال (مانند CO₂) باید بیشتر از یا مساوی با 99. 5 ٪ باشد و آنها باید خشک شوند (برای جلوگیری از رطوبت باعث ایجاد منافذ هیدروژن).
· تنظیم جریان گاز
سرعت جریان پایین: محافظت کافی ، مستعد اکسیداسیون.
سرعت جریان بالا: جریان هوا آشفته ، هوا معرفی می شود ، و ممکن است فلز استخر مذاب . را از بین ببرد
مقادیر مرجع:
گاز آرگون: جوشکاری صفحه نازک (1-3 mm) 8-15 l/min ، صفحه ضخامت متوسط ​​({{3} mm) 15-25 l/min ؛
گاز هلیوم: سرعت جریان باید 30 ٪-50} بالاتر از گاز آرگون باشد (به دلیل چگالی کم آن ، برای تشکیل یک لایه گاز محافظ ، سرعت جریان بیشتری لازم است)
طراحی و موقعیت نازل
قطر نازل: معمولاً {{0} mm ، قطر بزرگتر نیاز به افزایش سرعت جریان دارد و قطر کوچکتر مستعد ابتلا به گرفتگی است.
فاصله بین نازل و قطعه کار: 5-8 mm ، خیلی نزدیک می تواند به راحتی توسط پاشش آلوده شود ، و خیلی دور اثر محافظت . را کاهش می دهد
· کنترل جهت جریان هوا
دمیدن در همان جهت جهت جوشکاری: مناسب برای جوشکاری با سرعت بالا ، کاهش تداخل جریان هوا در استخر مذاب.
دمیدن جانبی: مناسب برای جوش نفوذ عمیق ، بهتر برای دمیدن پلاسما {{0}

5. اقدامات احتیاطی ایمنی

· خطر آسفیكس از گازهای بی اثر
آرگون و هلیوم گازهای بی رنگ و بی بو هستند . در غلظت های زیاد ، آنها اکسیژن موجود در هوا را جابجا می کنند . در حین کار ، تهویه باید حفظ شود تا از استفاده از آنها در فضاهای محصور . جلوگیری شود
· خطر سمیت و انفجار گازهای واکنشی
غلظت بیش از حد CO₂ می تواند باعث مشکلات تنفسی شود.} نیتروژن ، در هنگام گرم شدن ، با فلزات واکنش نشان می دهد و ممکن است اکسیدهای نیتروژن سمی ایجاد کند. یک ماسک محافظ باید پوشیده شود.

از مخلوط کردن گازهای واکنشی با گازهای قابل اشتعال (مانند استیلن) ​​خودداری کنید تا از انفجار جلوگیری کنید.
· مدیریت سیلندر گاز
سیلندرهای گازی باید به صورت ثابت ذخیره شوند ، از منابع گرما و منابع آتش دور نگه داشته شوند و فشار خروجی باید توسط یک کاهش دهنده فشار کنترل شود (معمولاً MPA0.2-0.5))

-- Rayther Laser Camila Wang