اختيار واستخدام الغازات أثناء اللحام
1. الدور الأساسي للغازات في اللحام بالليزر
· حماية المسبح المنصهر: منع تفاعلات الأكسدة والنيترنج بين المعدن والأكسجين ، النيتروجين ، إلخ . في الهواء في درجات حرارة عالية ، وتجنب العيوب مثل المسام والشقوق .
· المساعدة في تبريد المسبح المنصهر: التحكم في سرعة تصلب المسبح المنصهر من خلال تدفق الهواء لتحسين البنية المجهرية وخصائص التماس اللحام .
· إزالة الرش: تقليل تلوث العدسة أو سطح الشغل الناتج عن رش المعادن أثناء اللحام .
· تنظيم البلازما: أثناء اللحام بالليزر عالي الطاقة ، قمع امتصاص سحابة البلازما بواسطة طاقة الليزر لتحسين كفاءة استخدام الطاقة .
2. أنواع الغاز الشائعة والخصائص المستخدمة في اللحام بالليزر
الغازات الخاملة (تستخدم بشكل رئيسي للحماية)
الأرجون (AR): كثافة عالية ، تأثير حماية ممتاز ، التكلفة المنخفضة ؛ تدفق هواء مستقر ، أقل عرضة للرش . مناسب للحام من الفولاذ المقاوم للصدأ ، وسبائك الألومنيوم ، والنحاس وغيرها
الهيليوم (HE): الكثافة المنخفضة والتوصيل الحراري العالي ، والتي يمكن أن تقمع بشكل فعال من البلازما وتعزيز قدرة الاختراق لحام الانصهار العميق ؛ ومع ذلك ، فإن التكلفة مرتفعة . مناسبة للحام بالليزر المستمر عالي الطاقة للألواح السميكة (مثل الصلب الكربوني ، سبيكة التيتانيوم) ، أو للسيناريوهات حيث تكون سرعة اللحام العالية مطلوبة .
الغاز النشط (يستخدم لمواد أو عمليات محددة)
ثاني أكسيد الكربون (CO₂):
يتفاعل مع المعادن لتشكيل ثاني أكسيد الكربون ، والتي يمكن أن تقلل من التوتر السطحي للمسبح المنصهر ويحسن سيولة البركة المنلبة . ومع ذلك ، فمن المعرض أن تسبب أكسدة اللحام .
السيناريوهات المعمول بها: لحام الصلب المنخفض الكربون (يجب استخدامه مع الغازات الأخرى) ، أو لللحام المركب بالليزر mig .
النيتروجين (N₂):
إنه فعال من حيث التكلفة ، لكنه يشكل بسهولة نيتريدات صلبة وهشة مع المعادن مثل التيتانيوم والألومنيوم ، مما يؤثر على صلابة اللحام .
السيناريوهات المعمول بها: لحام السطح الفولاذ المقاوم للصدأ (للهياكل غير الحرجة) ، أو لحام سبيكة النحاس (لتثبيط الأكسدة) .
3. العوامل الرئيسية لاختيار الغاز
أنواع المواد اللحام
سبيكة الألومنيوم: استخدم الأرجون النقي (AR) بشكل تفضيلي ، وتجنب الحضور الناجم عن النيتروجين ؛ للألواح السميكة ، ضع في اعتبارك خليط الأرجون (E . g . ar: He=7: 3) .
Carbon steel / stainless steel: Thin plates use argon, medium-thick plates (>5 ملم) استخدم مزيج الهيليوم أو الأرجون المتساوي لزيادة عمق الاختراق ؛ للصلب منخفض الكربون ، كمية صغيرة من CO₂ (<5%) can be added to improve the fluidity of the molten pool.
سبيكة النحاس / التيتانيوم: يستخدم لحام النحاس الأرجون أو النيتروجين (لمنع الأكسدة) ، تستخدم سبيكة التيتانيوم الأرجون عالي النقاء (لتجنب النترنج) .
· معلمات عملية اللحام
High-power continuous welding (>2 كيلوواط): استخدم مزيج الهيليوم أو الأرجون المتساوي ، مما يقلل من التدريع في البلازما ؛
اللحام النبضي منخفض الطاقة (<1kW): Pure argon is sufficient, with low cost and stable protection effect.
· متطلبات جودة اللحام
اللحامات ذات الصلابة العالية (مثل مكونات الطيران): تجنب النيتروجين أو الأرجون أو الهيليوم ؛
اللحامات ذات متطلبات نعومة السطح العالية: استخدم الأرجون أو الهيليوم لتقليل مقياس التعثر والأكسيد .
4. نقاط المفتاح لاستخدام الغازات
السيطرة على نقاء الغاز
يجب أن تكون نقاء الغازات الخاملة أكبر من أو تساوي 99.99 ٪ (الشوائب مثل الماء والأكسجين يمكن أن تسبب مسامية اللحام) ؛
يجب أن تكون نقاء الغازات النشطة (مثل CO₂) أكبر من أو تساوي 99 . 5 ٪ ، ويجب تجفيفها (لتجنب الرطوبة التي تسبب مسام الهيدروجين).
تنظيم تدفق الغاز
معدل التدفق المنخفض: حماية غير كافية ، عرضة للأكسدة ؛
معدل التدفق العالي: تدفق هواء مضطرب ، يتم إدخال الهواء ، وقد ينفجر المعدن المولد .
القيم المرجعية:
Argon Gas: Whin Plate Welding (1-3 mm) 8-15 l/min ، لوحة متوسطة الأسماك (5-10 mm) 15-25 l/min ؛
غاز الهيليوم: يجب أن يكون معدل التدفق 30 ٪ -50 ٪ من غاز الأرجون (بسبب كثافته المنخفضة ، هناك حاجة إلى معدل تدفق أكبر لتشكيل طبقة غاز واقية) .
· تصميم الفوهة والموقف
قطر الفوهة: عادةً 6-10 mm ، يتطلب قطر أكبر زيادة في معدل التدفق ، ويكون قطر أصغر عرضة للانسداد ؛
المسافة بين الفوهة وغطاء العمل: 5-8 mm ، يمكن أن تكون قريبة جدًا ملوثة بسهولة بالبقع ، وتقلل من تأثير الحماية .
· التحكم في اتجاه تدفق الهواء
تهب في نفس اتجاه اتجاه اللحام: مناسب للحام عالي السرعة ، مما يقلل من تداخل تدفق الهواء على المسبح المنصهر ؛
النفخ الجانبي: مناسب للحام العميق ، أفضل لتفجير البلازما .
5. احتياطات السلامة
· خطر الاختناق من الغازات الخاملة
الأرجون والهيليوم غازات عديمة اللون ولا الرائحة . بتركيزات عالية ، وسوف يحل محل الأكسجين في الهواء . أثناء التشغيل ، يجب الحفاظ على التهوية لتجنب استخدامها في المساحات المغلقة .
· سمية المخاطر والانفجار من الغازات التفاعلية
يمكن أن يسبب تركيز CO₂ المفرط صعوبات في التنفس . ، عند تسخينه ، يتفاعل مع المعادن وقد ينتج أكاسيد النيتروجين السامة . يجب ارتداء قناع وقائي ؛
تجنب خلط الغازات التفاعلية مع الغازات القابلة للاشتعال (مثل الأسيتيلين) لمنع الانفجار .
· إدارة أسطوانة الغاز
يجب تخزين أسطوانات الغاز بشكل ثابت ، والاحتفاظ بها بعيدًا عن مصادر الحرارة ومصادر الحرائق ، ويجب التحكم في ضغط الخرج بواسطة مخفض للضغط (عادةً 0.2-0.5 mpa)
-- رايثر ليزر كاميلا وانغ