Millised on sügava läbitungimisega keevitamise peamised parameetrid (3)

Kaitsegaas

Laserkeevitusprotsessis kasutatakse sula basseini kaitsmiseks sageli inertgaasi. Mõne materjali keevitamisel ei pruugi pinna oksüdeerumist arvestada, kuid kaitset ei võeta arvesse. Kuid enamiku rakenduste jaoks kasutatakse tooriku valmistamiseks kaitseks sageli heeliumi, argooni, lämmastikku ja muid gaase. Vältige keevitamise ajal oksüdeerumist.

Heeliumi pole ioniseerida kerge (suurem ionisatsioonienergia), mis laseb laskuril sujuvalt edasi liikuda ning kiirte energia jõuab takistuseta tooriku pinnale. See on kõige efektiivsem kaitsegaas, mida kasutatakse laserkeevitamisel, kuid see on kallim.

Argoon on odavam ja tihedam, seega on kaitseefekt parem. Kuid see on vastuvõtlik metalli kõrgel temperatuuril toimuvale plasma ionisatsioonile, mis kaitseb osa tala suunamisest toorikule, vähendab keevitamiseks efektiivset laseri võimsust ning kahjustab ka keevituskiirust ja läbitungimist. Argooniga kaitstud keevisõmbluse pind on siledam kui heeliumiga kaitsmisel.

Lämmastik on odavaim kaitsegaas, kuid see ei sobi teatud tüüpi roostevaba terase keevitamiseks, peamiselt metallurgiliste probleemide tõttu, näiteks mõnikord tekivad kattuvas piirkonnas poorid.

Kaitsegaasi kasutamise teine ​​funktsioon on kaitsta fookusläätsi metallide aurude saastumise ja vedelike tilkade pritsimise eest. Eriti suure võimsusega laserkeevitusel, kuna väljutatav materjal on väga võimas, on läätse kaitsmine sel ajal vajalik.

Varjestusgaasi kolmas roll on hajutada suure võimsusega laserkeevitusel toodetud plasma varjestus. Metalliaur neelab laserkiire energia ja ioniseerub plasmapilve ning kuumutamisel ioniseeritakse ka metallgaasi ümbritsev kaitsegaas. Kui plasma on liiga palju, kulutab plasma laserkiire energiat mingil määral. Teise energiaallikana on tooriku pinnal plasma, mille tõttu läbitungimissügavus on madal ja keevisõmbluse pind on laiem. Suurendage elektronide rekombinatsiooni kiirust, suurendades elektronide kolme keha kokkupõrget neutraalsete aatomitega, et vähendada elektronide tihedust plasmas. Mida kergem on neutraalne aatom, seda suurem on kokkupõrke sagedus ja seda suurem on rekombinatsiooni kiirus. Teisest küljest ei suurenda ainult suure ionisatsioonienergiaga varjestusgaasi gaasi enda ioniseerimise tõttu elektronide tihedust.

Tabel1.Sealgaaside ja metallide aatomi (molekuli) mass ja ionisatsioonienergia

Tabelist on näha, et plasma suurus on seotud erinevate kasutatud kaitsegaasidega, heelium on väikseim, millele järgneb lämmastik, ja argooni kasutamisel on see suurim. Mida suurem on plasma suurus, seda madalam on läbitungimissügavus. Ionisatsiooni aste ja gaasi tihedus muudavad plasma suuruse erinevaks.

Heeliumil on kõige vähem ionisatsiooni ja tihedust. See suudab kiiresti sulametalli tekkiva tõusva metalli auru välja juhtida. Seetõttu võib heeliumi kasutamine varjestava gaasina suruda plasmat suurimal määral, suurendades seeläbi läbitungimissügavust ja suurendades keevituskiirust; väikese raskuse tõttu pääseb see välja ja pooride tekitamine pole lihtne. Muidugi pole tegelikust keevitusmõjust argooni kaitse mõju halb. Plasmapilve mõju läbitungimisele on kõige ilmsem madala keevituskiirusega tsoonis. Kui keevituskiirus suureneb, nõrgeneb selle mõju.

Kaitsegaas väljub düüsi ava kaudu teatud rõhuga, et jõuda tooriku pinnale. Düüsi hüdrodünaamiline kuju ja väljalaskeava läbimõõt on väga olulised. See peab olema piisavalt suur, et juhtida pihustatud kaitsegaasi keevituspinna katmiseks, kuid läätse tõhusaks kaitsmiseks ja läätse metalli aurude saastumise või metalli pritsmete kahjustuste ärahoidmiseks tuleb piirata ka düüsi suurust. Samuti tuleks kontrollida voolukiirust, vastasel juhul muutub kaitsegaasi laminaarne vool turbulentseks ja atmosfäär tõmmatakse sulanud basseini ja moodustavad lõpuks poorid.

Kaitsefekti parandamiseks võib kasutada ka täiendavat külgpuhumist, see tähendab, et kaitsegaas sisestatakse väiksema läbimõõduga otsiku kaudu kindla nurga all sügavale läbitungimiskeevitusavasse. Varjestusgaas mitte ainult ei suru tooriku pinnal olevat plasmapilvi, vaid avaldab mõju ka plasma ja väikeste aukude tekkele augus ning läbitungimissügavust veelgi suurendatakse ning ideaalse sügavuse ja laiusega keevisõmblus saadakse. See meetod nõuab aga õhuvoolu suuruse ja suuna täpset juhtimist, vastasel juhul on turbulentsi lihtne tekitada ja sula basseini hävitada, mis muudab keevitusprotsessi stabiliseerimise keerukaks.