O papel do gás de proteção
Na soldagem a laser, o gás de proteção afeta a formação da solda, a qualidade da solda, a profundidade e a largura da solda. Na maioria dos casos, soprar gás de proteção terá um efeito positivo na solda, mas também pode ter um efeito negativo.
Efeitos positivos
- O gás de proteção corretamente soprado protegerá efetivamente a poça de fusão da oxidação;
- O gás de proteção corretamente soprado reduzirá efetivamente os respingos gerados durante o processo de soldagem;
- O sopro correto no gás de proteção pode promover a solidificação da poça de fusão uniformemente espalhada, tornando a forma da solda uniforme e bonita;
- O sopro correto do gás de proteção pode efetivamente reduzir o efeito de proteção da pluma de vapor de metal ou nuvem de plasma no laser, aumentando a utilização efetiva do laser;
- Soprar corretamente o gás de proteção pode efetivamente reduzir a porosidade do cordão de solda. Desde que o tipo de gás, a taxa de fluxo de gás e o método de sopro sejam escolhidos corretamente, o efeito ideal pode ser obtido.
No entanto, o uso incorreto do gás de proteção também pode ter efeitos adversos na soldagem.
Os efeitos adversos são os seguintes:
- O gás de proteção soprado incorretamente pode resultar em uma costura de solda ruim:
- A seleção do tipo errado de gás pode levar à fissuração da solda e também pode levar a uma redução nas propriedades mecânicas da solda;
- a escolha errada da taxa de fluxo de sopro de gás pode levar a uma oxidação mais severa da solda (ou a taxa de fluxo é muito alta ou muito baixa) e também pode levar a perturbações severas do metal da poça de fusão por forças externas, resultando em colapso de a solda ou formação irregular;
- a escolha errada do sopro de gás pode fazer com que a solda não alcance um efeito protetor ou até mesmo nenhum efeito protetor ou um impacto negativo na formação da solda;
- soprar no gás de proteção terá um certo impacto na profundidade da solda, especialmente na soldagem de chapas finas, reduzirá a profundidade da solda.
Tipos de gás de proteção
Os gases de proteção de soldagem a laser comumente usados são principalmente N2, Ar, He, suas propriedades físicas e químicas são diferentes e, portanto, o efeito na costura de solda também varia.
1. Nitrogênio N2
A energia de ionização do N2 é moderada, maior que a do Ar e menor que a do He. O grau de ionização sob a ação do laser é médio, o que pode reduzir melhor a formação de nuvens de plasma e assim aumentar a utilização efetiva do laser. O nitrogênio pode reagir quimicamente com liga de alumínio e aço carbono a uma certa temperatura para produzir nitreto, o que aumentará a fragilidade da solda e reduzirá a tenacidade, além de ter um efeito adverso maior nas propriedades mecânicas da junta soldada, por isso é não é recomendado o uso de nitrogênio para proteger a liga de alumínio e solda de aço carbono. A reação química entre o nitrogênio e o aço inoxidável produz nitretos que podem melhorar a resistência da junta soldada e ajudar a melhorar as propriedades mecânicas da solda, de modo que o nitrogênio pode ser usado como gás de proteção ao soldar aço inoxidável.
2. Argônio Ar
A energia de ionização do ar é relativamente baixa, o grau de ionização sob a ação do laser é alto, não é propício para controlar a formação da nuvem de plasma, terá um certo impacto na utilização efetiva do laser, mas a atividade do ar é muito baixo, é difícil a reação química com metais comuns, e o custo de Ar não é alto; além disso, a densidade de Ar é maior, propícia a afundar no topo da poça de fusão, pode proteger melhor a poça de fusão e, portanto, pode ser usada como um gás de proteção convencional.
3. Hélio Ele
A energia de ionização do He é a mais alta, e o grau de ionização é muito baixo sob a ação do laser, então ele pode controlar bem a formação da nuvem de plasma, e o laser pode funcionar bem no metal. No entanto, o custo de He é tão alto que não é usado para produtos produzidos em massa. Ele é geralmente utilizado para pesquisas científicas ou produtos com altíssimo valor agregado. A maneira como o gás de proteção é soprado.
Existem dois tipos principais de gás de proteção soprando: um é gás de proteção de sopro lateral do eixo e o outro é gás de proteção coaxial.
Em geral, recomenda-se usar o método de gás protetor de sopro lateral.
Princípio de seleção do método de sopro de gás de proteção
Em primeiro lugar, deve ficar claro que a chamada "oxidação" da solda é apenas um nome comum, teoricamente refere-se à reação química entre a solda e os componentes nocivos do ar, resultando na deterioração da qualidade do a solda, comumente o metal de solda a uma determinada temperatura e a reação química do oxigênio, nitrogênio, hidrogênio, etc. no ar.
Evitar que a solda seja "oxidada" é reduzir ou evitar o contato desses componentes nocivos com o metal de solda em alta temperatura, que não é apenas o metal da poça derretida, mas todo o processo desde a fusão do metal de solda até a poça metal solidifica e sua temperatura é reduzida abaixo de uma certa temperatura.
Por exemplo, soldagem de liga de titânio, quando a temperatura acima de 300 graus pode absorver rapidamente o hidrogênio, 450 graus acima da rápida absorção de oxigênio, 600 graus acima da rápida absorção de nitrogênio, então a liga de titânio solda na solidificação e temperatura até 300 graus abaixo nesta etapa estão sujeitos a efeito de proteção eficaz, caso contrário, será "oxidação".
A partir da descrição acima, é fácil entender que o gás de proteção soprado não apenas na proteção oportuna da poça de fusão, mas também na necessidade de ter sido soldado apenas na área solidificada para proteção, portanto, o uso geral de proteção de sopro lateral do eixo lateral gás, porque esta forma de proteção em comparação com a proteção coaxial de uma gama mais ampla de proteção, especialmente para a área de solda apenas solidificada tem melhor proteção.
Para aplicações de engenharia, nem todos os produtos podem ser protegidos por gás de proteção soprado lateralmente e, para alguns produtos específicos, apenas gás de proteção coaxial pode ser usado, o que requer uma seleção direcionada da estrutura do produto e da forma da junta.
A escolha do método de sopro de gás de proteção específico
1. Costura de solda em linha reta
A forma da costura de solda é reta e a forma da junta é junta de topo, junta sobreposta, junta de canto ou cabeça de solda empilhada.
2. Costura de soldagem plana de padrão fechado
A forma da costura de solda é um padrão fechado, como uma forma circunferencial plana, uma forma plana multilateral, uma forma plana de linha de vários segmentos, etc. A forma da junta é junta de topo, junta sobreposta, cabeça de solda empilhada, etc. Este tipo de produto é preferível ao método de gás de proteção coaxial.
A seleção do gás de proteção afeta diretamente a qualidade, eficiência e custo da produção de soldagem, mas devido à diversidade de materiais de soldagem, a seleção do gás de soldagem também é complicada no processo de soldagem real, o que requer uma consideração abrangente dos materiais de soldagem, métodos de soldagem , posições de soldagem e os resultados de soldagem necessários e através de testes de soldagem para selecionar um gás de soldagem mais adequado e obter melhores resultados de soldagem.
