Vai trò của khí bảo vệ
Trong hàn laser, khí bảo vệ sẽ ảnh hưởng đến sự hình thành mối hàn, chất lượng mối hàn, độ thấu mối hàn và chiều rộng thấu mối hàn. Trong hầu hết các trường hợp, việc thổi khí bảo vệ sẽ có tác động tích cực đến mối hàn, nhưng cũng có thể mang lại tác động tiêu cực.
Tác dụng tích cực
1) Thổi khí bảo vệ đúng cách sẽ bảo vệ hiệu quả vũng hàn khỏi bị giảm hoặc thậm chí tránh được quá trình oxy hóa;
2) Thổi khí bảo vệ đúng cách có thể làm giảm hiệu quả lượng bắn tóe phát sinh trong quá trình hàn;
3) Việc thổi khí bảo vệ đúng cách có thể thúc đẩy sự lan tỏa đồng đều của vũng hàn khi đông đặc, do đó mối hàn được hình thành đồng đều và đẹp mắt;
4) Thổi khí bảo vệ đúng cách có thể làm giảm hiệu quả tác dụng che chắn của luồng hơi kim loại hoặc đám mây plasma lên tia laser và tăng hiệu quả sử dụng tia laser;
5) Thổi khí bảo vệ đúng cách có thể làm giảm hiệu quả lỗ rỗng ở mối hàn.
Chỉ cần chọn đúng loại khí, lưu lượng khí và phương pháp thổi thì có thể đạt được hiệu quả lý tưởng.
Tuy nhiên, việc sử dụng khí bảo vệ không đúng cách cũng có thể gây ra tác động xấu đến quá trình hàn.
Các tác dụng phụ như sau:
1) Thổi khí bảo vệ không đúng cách có thể dẫn đến mối hàn kém chất lượng:
2) Việc lựa chọn loại khí không phù hợp có thể gây ra vết nứt ở mối hàn và cũng có thể làm giảm tính chất cơ học của mối hàn;
3) Việc chọn lưu lượng khí thổi không phù hợp có thể dẫn đến tình trạng oxy hóa mối hàn nghiêm trọng hơn (cho dù lưu lượng quá lớn hay quá nhỏ) hoặc cũng có thể khiến kim loại trong vũng hàn bị tác động nghiêm trọng bởi các lực bên ngoài, khiến mối hàn bị sụp đổ hoặc hình thành không đều;
4) Lựa chọn phương pháp thổi khí không phù hợp sẽ khiến mối hàn không có tác dụng bảo vệ hoặc thậm chí không có tác dụng bảo vệ hoặc ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình hình thành mối hàn;
5) Thổi vào khí bảo vệ sẽ có tác dụng nhất định đến độ sâu ngấu của mối hàn, đặc biệt khi hàn tấm mỏng sẽ làm giảm độ sâu ngấu của mối hàn.
Loại khí bảo vệ
Các loại khí bảo vệ hàn laser thường dùng chủ yếu là N2, Ar, He, tính chất vật lý, hóa học của chúng khác nhau nên tác động lên mối hàn cũng khác nhau.
1 Nitơ N2
Năng lượng ion hóa của N2 ở mức trung bình, cao hơn Ar và thấp hơn He. Dưới tác động của tia laser, mức độ ion hóa ở mức trung bình, có thể làm giảm tốt hơn sự hình thành đám mây plasma, do đó làm tăng hiệu quả sử dụng tia laser. Nitơ có thể phản ứng hóa học với hợp kim nhôm và thép cacbon ở nhiệt độ nhất định để tạo ra nitrua, làm tăng độ giòn của mối hàn. Tài khoản công khai WeChat: Thợ hàn, độ dẻo dai sẽ giảm, điều này sẽ có tác động xấu lớn hơn đến các tính chất cơ học của mối hàn. , vì vậy không nên sử dụng nitơ để bảo vệ mối hàn hợp kim nhôm và thép cacbon.
Nitrua được tạo ra từ phản ứng hóa học giữa nitơ và thép không gỉ có thể cải thiện độ bền của mối hàn, giúp cải thiện các tính chất cơ học của mối hàn, do đó nitơ có thể được sử dụng làm khí bảo vệ khi hàn thép không gỉ.
2 Argon Argon
Năng lượng ion hóa của Ar tương đối thấp, và mức độ ion hóa dưới tác động của tia laser tương đối cao, điều này không có lợi cho việc kiểm soát sự hình thành các đám mây plasma và sẽ có tác động nhất định đến việc sử dụng hiệu quả của tia laser. Tuy nhiên, hoạt động của Ar rất thấp và khó phản ứng hóa học với các kim loại thông thường. phản ứng, và chi phí của Ar không cao. Ngoài ra, mật độ của Ar lớn, có lợi cho việc chìm xuống phía trên của vũng hàn, có thể bảo vệ vũng hàn tốt hơn, vì vậy nó có thể được sử dụng làm khí bảo vệ thông thường.
3 Heli He
Anh ta có năng lượng ion hóa cao nhất và mức độ ion hóa rất thấp dưới tác động của tia laser, có thể kiểm soát tốt sự hình thành của đám mây plasma. Tia laser có thể tác động lên kim loại rất tốt. Nó phản ứng hóa học với kim loại và là khí bảo vệ mối hàn tốt, nhưng chi phí của He quá cao. Nhìn chung, loại khí này không được sử dụng trong các sản phẩm sản xuất hàng loạt. Anh ta thường được sử dụng cho nghiên cứu khoa học hoặc các sản phẩm có giá trị gia tăng rất cao.
Phương pháp thổi khí bảo vệ
Hiện nay, có hai cách chính để thổi khí bảo vệ: một là thổi khí bảo vệ ở phía bên trục, như thể hiện trong Hình 1; cách còn lại là thổi khí bảo vệ đồng trục, như thể hiện trong Hình 2.
Hình 1
Hình 2
Cách lựa chọn hai phương pháp thổi là một cân nhắc toàn diện. Nhìn chung, nên sử dụng phương pháp khí bảo vệ thổi bên.
Nguyên lý lựa chọn phương pháp thổi khí bảo vệ
Trước hết, cần phải làm rõ rằng cái gọi là "oxy hóa" mối hàn chỉ là một tên gọi thông thường. Về mặt lý thuyết, nó có nghĩa là mối hàn phản ứng hóa học với các thành phần có hại trong không khí, dẫn đến chất lượng mối hàn bị suy giảm. Thông thường, kim loại mối hàn ở một nhiệt độ nhất định. Phản ứng hóa học với oxy, nitơ, hydro, v.v. trong không khí.
Ngăn ngừa mối hàn bị "oxy hóa" là giảm hoặc ngăn ngừa các thành phần có hại này tiếp xúc với kim loại mối hàn ở nhiệt độ cao, không chỉ kim loại hồ nóng chảy mà còn từ thời điểm kim loại mối hàn nóng chảy cho đến khi kim loại hồ đông cứng và nhiệt độ của nó giảm xuống dưới một nhiệt độ nhất định trong suốt thời gian đó.
Ví dụ
Ví dụ, hàn hợp kim titan có thể nhanh chóng hấp thụ hydro khi nhiệt độ trên 300 độ, oxy có thể nhanh chóng hấp thụ khi nhiệt độ trên 450 độ và nitơ có thể nhanh chóng hấp thụ khi nhiệt độ trên 600 độ, do đó mối hàn hợp kim titan bị đông đặc và nhiệt độ giảm xuống 300 độ. Các giai đoạn tiếp theo cần được bảo vệ hiệu quả, nếu không chúng sẽ bị "oxy hóa".
Không khó để hiểu từ mô tả trên rằng khí bảo vệ thổi không chỉ cần bảo vệ vũng hàn kịp thời mà còn cần bảo vệ khu vực vừa đông đặc vừa được hàn. Do đó, mặt trục bên thể hiện trong Hình 1 thường được sử dụng. Thổi khí bảo vệ, vì phạm vi bảo vệ của phương pháp này rộng hơn so với phương pháp bảo vệ đồng trục trong Hình 2, đặc biệt là khu vực mối hàn vừa đông đặc có khả năng bảo vệ tốt hơn.
Đối với các ứng dụng kỹ thuật, không phải tất cả các sản phẩm đều có thể sử dụng khí bảo vệ thổi trục bên. Đối với một số sản phẩm cụ thể, chỉ có thể sử dụng khí bảo vệ đồng trục, cần phải thực hiện từ cấu trúc sản phẩm và hình dạng mối nối. Lựa chọn có mục tiêu.
Lựa chọn phương pháp thổi khí bảo vệ cụ thể
1 Hàn thẳng
Như hình 3 thể hiện, hình dạng mối hàn của sản phẩm là đường thẳng, dạng mối hàn là mối hàn đối đầu, mối hàn chồng, mối hàn góc trong hoặc mối hàn chồng. Tốt nhất là thổi khí bảo vệ ở phía trục.
Hình 3
2 Mối hàn đồ họa khép kín trên mặt phẳng
Như thể hiện trong Hình 4, hình dạng mối hàn của sản phẩm là hình dạng khép kín như hình tròn phẳng, hình đa giác phẳng và đường nhiều đoạn phẳng. Tốt hơn là sử dụng phương pháp khí bảo vệ đồng trục được thể hiện trong Hình 2.
Hình 4 Mặt phẳng hình dạng khép kín mối hàn
Việc lựa chọn khí bảo vệ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng, hiệu quả và chi phí sản xuất hàn. Tuy nhiên, do vật liệu hàn đa dạng nên việc lựa chọn khí hàn trong quá trình hàn thực tế cũng tương đối phức tạp. Cần phải cân nhắc toàn diện vật liệu hàn, phương pháp hàn và vị trí hàn. Cũng như hiệu ứng hàn cần thiết, chỉ thông qua thử nghiệm hàn mới có thể lựa chọn được khí hàn phù hợp hơn để đạt được kết quả hàn tốt hơn.
