Lựa chọn và sử dụng khí trong quá trình hàn
1. Vai trò cốt lõi của khí trong hàn laser
· Bảo vệ nhóm nóng chảy: Ngăn chặn quá trình oxy hóa và phản ứng nitriding giữa kim loại và oxy, nitơ, v.v.
· Hỗ trợ làm mát nhóm nóng chảy: Kiểm soát tốc độ hóa rắn của bể nóng chảy thông qua luồng không khí để cải thiện cấu trúc vi mô và tính chất của đường nối hàn .}
A
· Điều chỉnh huyết tương: Trong quá trình hàn laser công suất cao, việc ngăn chặn sự hấp thụ của đám mây plasma bằng năng lượng laser để cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng .}
2. Các loại và đặc điểm khí phổ biến được sử dụng trong hàn laser
· Khí trơ (chủ yếu được sử dụng để bảo vệ)
Argon (AR): Mật độ cao, hiệu ứng bảo vệ tuyệt vời, chi phí thấp; luồng không khí ổn định, ít dễ bị bắn tung tóe . phù hợp để hàn thép không gỉ, hợp kim nhôm, đồng và các kim loại màu khác cũng như các tấm mỏng, đặc biệt phù hợp với hàn laser xung .}}
Helium (HE): Mật độ thấp và độ dẫn nhiệt cao, có thể ngăn chặn hiệu quả huyết tương và tăng cường khả năng thâm nhập của hàn phản ứng tổng hợp sâu; Tuy nhiên, chi phí cao . thích hợp cho hàn laser liên tục công suất cao của các tấm dày (như thép carbon, hợp kim titan) hoặc cho các kịch bản cần thiết có tốc độ hàn cao .}
· Khí hoạt động (được sử dụng cho các vật liệu hoặc quy trình cụ thể)
Carbon dioxide (Co₂):
Nó phản ứng với các kim loại để tạo thành CO, có thể làm giảm sức căng bề mặt của nhóm nóng chảy và cải thiện tính lưu động của nhóm nóng chảy . Tuy nhiên, nó dễ bị oxy hóa hàn .}
Các kịch bản áp dụng: Hàn thép carbon thấp (cần được sử dụng kết hợp với các loại khí khác) hoặc cho hàn tổng hợp laser-mig .
Nitơ (N₂):
Nó hiệu quả về chi phí, nhưng nó dễ dàng hình thành nitrua cứng và giòn với các kim loại như titan và nhôm, ảnh hưởng đến độ dẻo dai của mối hàn .
Các kịch bản áp dụng: Hàn hàn bề mặt bằng thép không gỉ (cho các cấu trúc không quan trọng) hoặc hàn hợp kim đồng (để ức chế quá trình oxy hóa) .
3. Các yếu tố chính để lựa chọn khí
· Các loại vật liệu hàn
Hợp kim nhôm: Ưu tiên sử dụng argon thuần túy (AR), tránh sự hấp dẫn do nitơ; Đối với các tấm dày, hãy xem xét hỗn hợp argon-helium (e . g . ar: he=7: 3) .}
Carbon steel / stainless steel: Thin plates use argon, medium-thick plates (>5 mm) sử dụng hỗn hợp helium hoặc argon helium để tăng độ sâu thâm nhập; Đối với thép carbon thấp, một lượng nhỏ CO₂ (<5%) can be added to improve the fluidity of the molten pool.
Hợp kim đồng / titan: Hàn đồng sử dụng argon hoặc nitơ (để ngăn chặn quá trình oxy hóa), hợp kim titan sử dụng argon có độ tinh khiết cao (để tránh nitriding) .
· Thông số quy trình hàn
High-power continuous welding (>2kW): Sử dụng hỗn hợp helium hoặc argon-helium, giảm che chắn huyết tương;
Hàn xung công suất thấp (<1kW): Pure argon is sufficient, with low cost and stable protection effect.
· Yêu cầu chất lượng hàn
Các mối hàn có độ bền cao (như các thành phần hàng không vũ trụ): tránh nitơ, thích argon hoặc helium;
Các mối hàn có yêu cầu độ mịn bề mặt cao: Sử dụng argon hoặc helium để giảm tỷ lệ spatter và oxit .
4. Các điểm chính cho việc sử dụng khí
· Kiểm soát độ tinh khiết khí
Độ tinh khiết của khí trơ phải lớn hơn hoặc bằng 99,99% (các tạp chất như nước và oxy có thể gây ra độ xốp hàn);
Độ tinh khiết của các khí hoạt động (như CO₂) phải lớn hơn hoặc bằng 99 . 5%và chúng cần được sấy khô (để tránh độ ẩm gây ra lỗ chân lông hydro).
· Quy định dòng khí
Tốc độ dòng chảy thấp: bảo vệ không đủ, dễ bị oxy hóa;
Tốc độ dòng chảy cao: luồng không khí hỗn loạn, không khí được giới thiệu và nó có thể thổi bay kim loại bể nóng chảy .
Giá trị tham chiếu:
Argon Gas: Hàn tấm mỏng (1-3 mm) 8-15 l/min, tấm giấy dày trung bình (5-10 mm) 15-25 l/min;
Khí Helium: Tốc độ dòng chảy phải cao hơn 30% -50% so với khí argon (do mật độ thấp của nó, tốc độ dòng chảy lớn hơn là cần thiết để tạo thành một lớp khí bảo vệ) .}
· Thiết kế vòi phun và vị trí
Đường kính vòi phun: thường là 6-10 mm, đường kính lớn hơn đòi hỏi tốc độ dòng chảy và đường kính nhỏ hơn dễ bị tắc nghẽn;
Khoảng cách giữa vòi phun và phôi: 5-8 mm, quá gần có thể dễ dàng bị ô nhiễm bởi các splash và quá xa làm giảm hiệu ứng bảo vệ .}
· Kiểm soát hướng khí
Thổi theo cùng hướng với hướng hàn: Thích hợp cho hàn tốc độ cao, làm giảm sự can thiệp của luồng không khí trên bể nóng chảy;
Bên thổi bên: Thích hợp cho hàn thâm nhập sâu, tốt hơn để thổi bay plasma .
5. Phòng ngừa an toàn
· Nguy cơ ngạt thở của khí trơ
Argon và helium là các khí không màu và không mùi . Ở nồng độ cao, chúng sẽ thay thế oxy trong không khí . Trong quá trình hoạt động, phải duy trì thông gió để tránh sử dụng chúng trong các khoảng trắng kín .}
· Độc tính và nguy cơ nổ của khí phản ứng
Nồng độ CO₂ quá mức có thể gây khó khăn khi thở . nitơ, khi được làm nóng, phản ứng với kim loại và có thể tạo ra các oxit nitơ độc hại . Một mặt nạ bảo vệ phải được đeo;
Tránh trộn các khí phản ứng với các khí dễ cháy (như acetylene) để ngăn chặn vụ nổ .
· Quản lý xi lanh gas
Các xi lanh khí phải được lưu trữ được bảo quản, tránh xa các nguồn nhiệt và nguồn lửa và áp suất đầu ra nên được kiểm soát bởi bộ giảm áp (thường là 0.2-0.5 mPa)
-- rayther laser camila wang