Aké sú hlavné parametre Laser Deep-penetrácia zváranie (3)

Ochranný plyn

V procese laserového zvárania sa inertný plyn často používa na ochranu roztaveného bazéna. Ak sú niektoré materiály zvárané, povrchová oxidácia sa nemusí zvážiť, ale ochrana sa nemusí zvážiť. Avšak, pre väčšinu aplikácií, helium, argón, dusík a ďalšie plyny sú často používané ako ochrana, aby sa obrobok v Vyhnite sa oxidácii počas zvárania.

Hélium nie je ľahké ionizovať (vyššia ionizatívna energia), ktorá umožňuje laser prejsť hladko, a energia lúča dosiahne povrchu obrobku bez prekážok. Jedná sa o najúčinnejší tienenie plynu používaného pri laserovom zváraní, ale je to drahšie.

Argón je lacnejší a hustejší, takže ochranný účinok je lepší. Avšak, to je citlivé na high-teplota kovovej plazmovej ionizácie, ktorá chráni časť lúča pred smeruje k obrobku, znižuje efektívnu laserovú silu pre zváranie, a tiež poškodzuje rýchlosť zvárania a penetráciu. Povrch zvaru chránený argónom je hladší, ako keď je chránený heliom.

Dusík je najlacnejší tienenie plynu, ale nie je vhodný pre zváranie určitých typov nerezovej ocele, a to najmä kvôli metalurgickým problémom, ako je niekedy produkovať póry v prekrývajú oblasti.

Druhou funkciou použitia tieneného plynu je ochrana zaostrovacej šošovky pred kontamináciou kovových pár a striekaním kvapalných kvapôčkov. Najmä pri vysokovýkonnom laserovom zváraní, pretože vysunutie materiálu je veľmi silné, je v tejto dobe potrebné chrániť objektív.

Treťou úlohou tienenia plynu je rozptýliť plazmové tienenie produkované vysokovýsledným laserovým zváraním. Kovové pary absorbuje energiu laserového lúča a ionizuje do plazmového mraku, a tienenie plynu okolo kovovej pary je tiež ionizovaný zahrievaním. Ak je príliš veľa plazmy, energia laserového lúča je spotrebovaná plazmou do určitej miery. Plazma existuje na povrchu obrobku ako druhý zdroj energie, čo robí penetračné hĺbky plytké a povrch zvaru bazéna širšie. Zvýšte rýchlosť rekombinácie elektrónov zvýšením trojtelatovej kolízie elektrónov s neutrálnymi atómami, aby sa znížila hustota elektrónov v plazme. Čím ľahší je neutrálny atóm, tým vyššia je frekvencia kolízie a tým vyššia je miera rekombinácie. Na druhej strane, len tienenie plynu s vysokou ionizáciou energie nezvýší hustotu elektrónov v dôsledku ionizácie samotného plynu.

 Tabuľka č. 1. Atómová (molekulová) hmotnosť a ionizačná energia niekoľkých plynov a kovov

Z tabuľky je vidieť, že veľkosť plazmy súvisí s rôznymi použitými tienením plynu, helium je najmenšie, nasleduje dusík, a najväčší pri použití argónu. Čím väčšia je veľkosť plazmy, tým je shallower penetračnej hĺbky. Stupeň ionizácie a hustoty plynu, aby rozdiel vo veľkosti plazmy.

Helium má najmenej ionizácie a hustoty. To môže rýchlo vyhnať stúpajúce kovové pary generované z roztaveného kovového bazéna. Preto použitie hélia ako tienenie plynu môže potlačiť plazmu v najväčšej miere, čím sa zvyšuje hĺbka penetrácie a zvýšenie rýchlosti zvárania; pretože jeho ľahká hmotnosť, môže uniknúť, a to nie je ľahké spôsobiť póry. Samozrejme, zo skutočného zváracieho účinku, účinok argónovej ochrany nie je zlý. Vplyv plazmatického mraku na penetráciu je najzrejmejšie v zóne nízkych zváracích rýchlostáv. Keď sa zváracia rýchlosť zvýši, jeho vplyv bude oslabený.

Tieňujúci plyn sa vysunie cez otvor dýzy s určitým tlakom, aby sa dostal na povrch obrobku. Hydrodynamický tvar trysky a priemer výstupu sú veľmi dôležité. Musí byť dostatočne veľký na to, aby rozprašovaný tienený plyn pokryl zváraciu plochu, ale aby sa účinne chránila šošovka a zabránilo kontaminácii kovových pár alebo poškodeniu rozplyávača kovov objektívu, musí byť obmedzená aj veľkosť dýzy. Prietok by mal byť tiež riadený, inak laminárny tok tienenie plynu sa stane turbulentné, a atmosféra bude vtiahnutý do roztaveného bazéna a nakoniec tvoria póry.

Aby sa zlepšil ochranný účinok, môže sa použiť aj ďalšie bočné fúkanie, to znamená, že tienenie plynu sa priamo vstrekuje do hlbokého penetračného zváracieho otvoru v určitom uhle cez trysku s menším priemerom. Tienenie plynu nielen potláča plazmový mrak na povrchu obrobku, ale tiež pôsobí vplyv na tvorbu plazmy a malých otvorov v otvore, a penetračné hĺbka sa ďalej zvyšuje, a zvar s ideálnou hĺbkou a šírkou je získaná. Táto metóda si však vyžaduje presnú kontrolu veľkosti a smeru prúdenia vzduchu, inak je ľahké vyvolať turbulencie a zničiť roztavený bazén, čo sťažuje stabilizáciu procesu zvárania.