保护气体在激光焊接工艺中的妙用

浪起激光2019-06-0674931

保护气体的作用

在激光焊接中,保护气体会影响焊缝成型、焊缝质量、焊缝熔深及熔宽,极大多数情况下,吹入保护气体会对焊缝产生积极的影响作用,但是也可能会带来不利的作用。

积极作用

1)正确的吹入保护气体会有效保护焊缝熔池减少甚至避免被氧化;

2)正确的吹入保护气体可以有效减小焊接过程中产生的飞溅;

3)正确的吹入保护气体可以促使焊缝熔池凝固时均匀铺展,使得焊缝成型均匀美观;

4)正确的吹入保护气体可以有效减小金属蒸汽羽或者等离子云对激光的屏蔽作用,增大激光的有效利用率;

5)正确的吹入保护气体可以有效减少焊缝气孔。

只要气体种类、气体流量、吹入方式选择正确,完全可以获得理想的效果。但是,不正确的保护气体使用方式也会给焊接带来不利的影响。

不利影响

1)不正确的吹入保护气体可能会导致焊缝变差:

2)选择错误的气体种类可能会导致焊缝产生裂纹,也可能会导致焊缝力学性能降低;

3)选择错误的气体吹入流量可能会导致焊缝氧化更严重(无论是流量过大还是过小),也可能导致焊缝熔池金属被外力干扰严重造成焊缝塌陷或者成型不均匀;

4)选择错误的气体吹入方式会导致焊缝达不到保护效果甚至基本无保护效果或者对焊缝成型产生消极影响;

5)吹入保护气体会对焊缝熔深产生一定影响,尤其的是薄板焊接时,会减小焊缝熔深。

保护气体的种类

常用的激光焊接保护气体主要有N2、Ar、He,其物化性质各有差异,也因此对焊缝的作用效果也各不相同。

1. 氮气N2

N2的电离能适中,比Ar的高,比He的低,在激光作用下电离程度一般,可以较好的减小等离子体云的形成,从而增大激光的有效利用率。氮在一定温度下可以与铝合金、碳钢发生化学反应,产生氮化物,会提高焊缝脆性,韧性降低,对焊缝接头的力学性能会产生较大的不利影响,所以不建议使用氮气对铝合金和碳钢焊缝进行保护。

而氮与不锈钢发生化学反应产生的氮化物可以提高焊缝接头的强度,会有利于焊缝的力学性能提高,所以在焊接不锈钢时可以使用氮气作为保护气体。

2. 氩气Ar

Ar的电离能相对最低,在激光作用下电离程度较高,不利于控制等离子体云的形成,会对激光的有效利用率产生一定的影响,但是Ar活性非常低,很难与常见金属发生化学反应,而且Ar成本不高,除此之外,Ar的密度较大,有利于下沉至焊缝熔池上方,可以更好的保护焊缝熔池,因此可以作为常规保护气体使用。

3. 氦气He

He的电离能最高,在激光作用下电离程度很低,可以很好的控制等离子体云的形成,激光可以很好的作用于金属,而且He活性非常低,基本不与金属发生化学反应,是很好的焊缝保护气体,但是He的成本太高,一般大批量生产型产品不会使用该气体,He一般用于科学研究或者附加值非常高的产品。


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