Sélection et utilisation des gaz pendant le soudage
1. Le rôle central des gaz dans le soudage au laser
· Protéger la piscine fondue: prévenir les réactions d'oxydation et de nitrative entre le métal et l'oxygène, l'azote, etc. . dans l'air à des températures élevées, et éviter les défauts tels que les pores et les fissures . et
· Assistance au refroidissement de la piscine foncière: contrôler la vitesse de solidification de la piscine fondue par le flux d'air pour améliorer la microstructure et les propriétés de la couture de soudure .
· Retrait des éclaboussures: réduction de la contamination de l'objectif ou de la surface de la pièce causée par des éclaboussures métalliques pendant le soudage .
· Réglementation du plasma: pendant le soudage au laser haute puissance, supprimant l'absorption du nuage de plasma par l'énergie laser pour améliorer l'efficacité de l'utilisation d'énergie .
2. Types et caractéristiques de gaz communs utilisés dans le soudage au laser
· Gaz inertes (principalement utilisés pour la protection)
Argon (AR): haute densité, excellent effet de protection, faible coût; flux d'air stable, moins sujet aux éclaboussures . adaptées au soudage de l'acier inoxydable, d'alliage d'aluminium, de cuivre et d'autres métaux non ferreux ainsi que de plaques minces, en particulier adaptées au soudage laser pulsé .
Hélium (HE): faible densité et conductivité thermique élevée, qui peut supprimer efficacement le plasma et améliorer la capacité de pénétration du soudage de fusion profonde; Cependant, le coût est élevé . adapté au soudage au laser continu haute puissance de plaques épaisses (comme l'acier au carbone, l'alliage de titane), ou pour des scénarios où une vitesse de soudage élevée est requise .
· Gas actif (utilisé pour des matériaux ou des processus spécifiques)
Dioxyde de carbone (CO₂):
Il réagit avec les métaux pour former le CO, ce qui peut réduire la tension de surface de la piscine fondue et améliorer la fluidité de la piscine fondue . cependant, il est enclin à provoquer une oxydation de la soudure .
Scénarios applicables: soudage à faible teneur en acier en carbone (doit être utilisé en combinaison avec d'autres gaz), ou pour le soudage composite de mig laser .
Azote (n₂):
Il est rentable, mais il forme facilement des nitrures durs et cassants avec des métaux tels que le titane et l'aluminium, affectant la ténacité de la soudure .
Scénarios applicables: soudage d'étanchéité en surface en acier inoxydable (pour les structures non critiques) ou soudage en alliage de cuivre (pour inhiber l'oxydation) .
3. Les facteurs clés de la sélection des gaz
· Types de matériaux de soudage
ALLIAGE D'ALUMINUM: Utilisez préférentiellement l'argon pur (AR), en évitant la fragilisation induite par l'azote; Pour les plaques épaisses, considérez le mélange d'argon-helium (e . g . ar: he=7: 3) .
Carbon steel / stainless steel: Thin plates use argon, medium-thick plates (>5 mm) Utiliser le mélange d'hélium ou d'argon-hélium pour augmenter la profondeur de pénétration; Pour l'acier à faible teneur en carbone, une petite quantité de co₂ (<5%) can be added to improve the fluidity of the molten pool.
Alliage de cuivre / titane: le soudage en cuivre utilise l'argon ou l'azote (pour prévenir l'oxydation), l'alliage de titane utilise l'argon de haute pureté (pour éviter la nitrade) .
· Paramètres du processus de soudage
High-power continuous welding (>2KW): Utilisez le mélange d'hélium ou d'argon-hélium, en réduisant le blindage plasmatique;
Soudage pulsé à faible puissance (<1kW): Pure argon is sufficient, with low cost and stable protection effect.
· Exigences de qualité de soudage
Soudures avec une ténacité élevée (comme les composants aérospatiaux): éviter l'azote, préférer l'argon ou l'hélium;
Soudures avec des exigences de douceur de surface élevées: utilisez l'argon ou l'hélium pour réduire l'échelle des éclaboussures et de l'oxyde .
4. Points clés pour l'utilisation des gaz
· Contrôle de la pureté des gaz
La pureté des gaz inertes doit être supérieure ou égale à 99,99% (les impuretés telles que l'eau et l'oxygène peuvent provoquer une porosité de soudure);
La pureté des gaz actifs (comme le CO₂) doit être supérieure ou égale à 99 . 5%, et ils doivent être séchés (pour éviter l'humidité provoquant des pores d'hydrogène).
· Régulation du débit de gaz
Faible débit: protection insuffisante, sujette à l'oxydation;
Haute débit: flux d'air turbulent, l'air est introduit et il peut souffler le métal de piscine fondu .
Valeurs de référence:
Gas argon: soudage de plaque mince (1-3 mm) 8-15 l / min, plaque d'épaisseur moyenne (5-10 mm) 15-25 l / min;
Hélium Gas: Le débit doit être de 30% -50% supérieur à celui du gaz argon (en raison de sa faible densité, un débit plus important est nécessaire pour former une couche de gaz protectrice) .
· Conception et position de la buse
Diamètre de la buse: généralement 6-10 mm, un diamètre plus grand nécessite une augmentation du débit et un diamètre plus petit est sujet à colmatage;
Distance entre la buse et la pièce: 5-8 mm, trop près peut être facilement contaminée par des éclaboussures et réduit trop loin l'effet de protection .
· Contrôle de direction du flux d'air
Souffler dans la même direction que la direction de soudage: adapté au soudage à grande vitesse, en réduisant l'interférence du flux d'air sur la piscine fondue;
Soufflement latéral: Convient pour le soudage de pénétration profonde, mieux pour souffler le plasma .
5. Précautions de sécurité
· Le risque d'asphyxie des gaz inertes
L'argon et l'hélium sont des gaz incolores et sans odor . à des concentrations élevées, ils déplaceront l'oxygène dans l'air . Pendant le fonctionnement, la ventilation doit être maintenue pour éviter de les utiliser dans des espaces fermés .
· Le risque de toxicité et d'explosion de gaz réactifs
La concentration excessive de CO₂ peut provoquer des difficultés respiratoires . azote, lorsqu'elle est chauffée, réagit avec les métaux et peut produire des oxydes d'azote toxiques . Un masque protecteur doit être porté;
Évitez de mélanger les gaz réactifs avec des gaz inflammables (comme l'acétylène) pour éviter l'explosion .
· Gestion des cylindres à gaz
Les bouteilles de gaz doivent être stockées fixement, tenues à l'écart des sources de chaleur et des sources de feu, et la pression de sortie doit être contrôlée par un réducteur de pression (généralement 0.2-0.5 MPA)
-- Rayther Laser Camila Wang