Lựa chọn khí bảo vệ hàn laser như thế nào - Novatech Việt Nam

12/03/2021 Đăng bởi: maycatlaser.vn novatech

Khí khiên, đôi khi được gọi là 'khí che phủ', có vai trò của nó trong quá trình hàn laser. Quá trình hàn laser thường sử dụng khí trơ để bảo vệ vũng nóng chảy. Đối với hầu hết các ứng dụng, argon, helium và các loại khí khác thường được sử dụng để bảo vệ phôi không bị oxy hóa trong quá trình này. Sau đó, làm thế nào để chọn khí bảo vệ cho quá trình hàn laser của bạn? Tiếp theo, MORN LASER sẽ nói về việc lựa chọn khí bảo vệ trong quá trình hàn laser.

Mục lục
1. Vai trò của khí bảo vệ
2. Các loại khí bảo vệ thường được sử dụng cho hàn laser
3. Loại khí bảo vệ và bước sóng laser
4. Khí bảo vệ và hàn kim loại
5. Loại khí bảo vệ và kết quả hàn


1. Vai trò của khí bảo vệ
Khí che chắn có thể đóng một vai trò quan trọng trong quá trình hàn và có thể ảnh hưởng đến kết quả mối hàn thông qua ảnh hưởng đến tốc độ hàn, cấu trúc vi mô và hình dạng.

Ba vai trò chủ yếu cua khí bảo vệ trong quá trình hàn laser.

- Có hiệu quả để phân tán lá chắn plasma được tạo ra bằng cách hàn laser công suất cao.
- Khí bảo vệ có thể bảo vệ phôi khỏi bị oxy hóa trong quá trình hàn
- Bảo vệ thấu kính hội tụ khỏi ô nhiễm hơi kim loại và các giọt kim loại lỏng. Đặc biệt là trong hàn laser công suất cao, vì sự phóng ra của nó trở nên rất mạnh, nên lúc này càng cần phải bảo vệ ống kính.

2. Các loại khí bảo vệ thường được sử dụng cho hàn laser
Các khí bảo vệ được sử dụng phổ biến nhất để hàn laser là heli, argon và nitơ.

1. Khí argon rẻ hơn và đặc hơn nên hiệu quả bảo vệ tốt hơn. Tuy nhiên, nó dễ bị ion hóa plasma kim loại ở nhiệt độ cao, dẫn đến che chắn một phần chùm tia đối với phôi, làm giảm công suất laser hiệu quả của hàn laser, đồng thời làm hỏng tốc độ hàn và độ thâm nhập. Bề mặt của các bộ phận hàn được bảo vệ bằng khí argon nhẵn hơn so với bề mặt của khí heli.

2. Nitơ là khí bảo vệ rẻ nhất, nhưng nó không thích hợp để hàn một số loại thép không gỉ, chủ yếu là do các vấn đề luyện kim, chẳng hạn như hấp thụ, và đôi khi tạo ra các lỗ rỗng ở vùng chồng lên nhau.

3. Khí Heli không dễ bị ion hóa, cho phép tia laser đi qua một cách thuận lợi và năng lượng chùm tia tới bề mặt của phôi mà không bị cản trở. Đây là loại khí che chắn hiệu quả nhất được sử dụng trong hàn laser, nhưng giá thành tương đối đắt.

So sánh các loại khí thường được sử dụng để bảo vệ trong hàn laser

Khí bảo vệ Ức chế plasma Chống oxi hóa Giá thành Lưu lượng Kiểu hàn Hạn chế
He

Tuyệt vời

(24.5eV)

Tốt Cao 30-40 l/phút Thâm nhập sâu nhất Không
Ar Thấp hơn (15.7eV) Tuyệt vời Trung bình 20-25 l/phút Rộng Mây plasma giảm mật độ công suất
N2 Thấp hơn (15.5eV) Tốt Thấp 20-25 l/phút Sâu Kết dính một số kim loại nhất định
CO2 Thấp hơn (14.4eV) Kém Rẻ nhất 30-45 l/phút   Không tốt với việt liệu phản ứng
20% HE-80% Ar Tốt Rất tốt Trung bình 30-35 l/phút   Không

 

3. Loại khí bảo vệ và bước sóng laser
Sự tương tác của khí bảo vệ và kim loại nóng chảy bằng tia laser có thể tạo ra một lớp plasma phía trên mối hàn. Khi chùm tia laser hội tụ bị plasma hấp thụ, công suất laser bị hấp thụ (giảm) và hình dạng chùm tia thay đổi. Sự tương tác này giữa chùm tia laser và vật liệu nói chung làm giảm độ xuyên thấu và thay đổi hình dạng của mối hàn.

Sự hấp thụ chùm tia laser CO2 bước sóng 10,6 µm của plasma lớn hơn sự hấp thụ chùm tia hồng ngoại gần của laser trạng thái rắn.

Về mặt kỹ thuật, Heli là khí che chắn thích hợp nhất cho hàn laser CO2 do khả năng ngăn chặn bất kỳ sự hình thành plasma nào của nó.

Đối với hàn Nd: YAG và laser sợi quang (bước sóng 1 µm), helium cũng có thể được sử dụng để hàn thép không gỉ, hợp kim hàng không vũ trụ và nhiều loại hợp kim nhôm.

Tuy nhiên, do khối lượng của nó thấp, tốc độ dòng chảy để bảo vệ hiệu quả khỏi khí quyển phải cao, đặc biệt là đối với các thành phần mở, ba chiều. Điều này cùng với chi phí cao của heli làm cho các loại khí khác, chi phí thấp hơn (argon và nitơ) trở nên hấp dẫn và kinh tế hơn.

4. Khí bảo vệ và hàn kim loại
Một số kim loại và hợp kim phản ứng với nitơ theo cách làm thay đổi cấu trúc vi mô của mối hàn. Ví dụ, nitơ phản ứng mạnh với titan để tạo thành các hợp chất nitrua titan có thể làm cho mối hàn laser trở nên giòn. Vì lý do này, argon là khí che chắn được ưa chuộng để hàn các hợp kim làm từ titan.

Đây cũng là trường hợp của một số loại thép không gỉ. Nitơ không được sử dụng để hàn thép không gỉ Austenit hợp kim với titan và niobi. Nitơ tạo thành nitrua với các nguyên tố này, làm giảm lượng titan và niobi tự do có sẵn để ngăn chặn sự hình thành cacbua crom và độ nhạy đối với sự ăn mòn giữa các hạt.

Đối với thép không gỉ ferit, khí khiên nitơ có tác dụng tương tự như cacbon. Việc đưa nitơ vào vật liệu trong quá trình hàn thép ferit dẫn đến lượng mactenxit trong kim loại mối hàn tăng lên. Do đó, điều này có thể làm cho mối hàn giòn hơn và dễ bị hydro embritt hơn.

5. Loại khí bảo vệ và kết quả hàn
Loại khí bảo vệ có thể ảnh hưởng đến sự hiện diện và đặc điểm của các khuyết tật mối hàn, chẳng hạn như độ rỗng.

Loại khí bảo vệ ảnh hưởng đến độ xốp chủ yếu thông qua:

- Ảnh hưởng của nó đến sự ổn định của hồ nóng chảy.
- Độ hòa tan của khí khiên trong kim loại nóng chảy.
- Kim loại và hợp kim có chứa các thành phần có áp suất hơi cao ít bị tạo thành lỗ rỗng.

Tại sao? Áp suất hơi cao dẫn đến sự ổn định cao hơn của vũng hàn trong hàn lỗ khóa. Ví dụ, các hợp kim có chứa một lượng đáng kể Mn có xu hướng thể hiện độ rỗng ít hơn vì lỗ khóa ổn định hơn. Đối với các hợp kim mà vũng hàn vốn đã ổn định, thì loại khí bảo vệ có ảnh hưởng không đáng kể đến độ xốp.

Mặt khác, kim loại có áp suất hơi thấp có xu hướng có lỗ khóa kém ổn định nên dễ bị cuốn theo khí. Đối với những điều này, kinh nghiệm của chúng tôi, ít nhất là liên quan đến các hợp kim hàng không vũ trụ, và của các nhà nghiên cứu khác cho thấy nitơ có lợi cho độ xốp thấp hơn.

Tính hòa tan cao và khả năng phản ứng cao của khí khiên với vũng hàn cũng có xu hướng giảm thiểu sự hình thành rỗ. Vì lý do này, nitơ cũng có xu hướng tạo ra độ xốp thấp hơn argon trong thép hàn, thép không gỉ và hợp kim dựa trên niken.

Mối hàn bằng nitơ không thể hiện độ xốp khi kiểm tra bằng tia X. Tuy nhiên, những sản phẩm được sản xuất bằng cách sử dụng argon và hỗn hợp argon-helium đều có độ xốp đáng kể.

Khí bảo vệ có thể được sử dụng tinh khiết, hoặc là sự pha trộn của hai hoặc ba loại khí.

Bạn đang cần mua máy hàn laser? Hay bạn đang băn khoăn về chất lượng máy cắt laser fiber? Bạn muốn tìm máy cắt laser phù hợp cho nhu cầu gia công kim loại? Vui lòng liên hệ với chúng tôi.

Công ty TNHH Novatech Việt Nam
Hotline tư vấn miễn phí: 📞 098 506 1999 / 0968 031 034 (Mr. Quý)
✉️ : novatechvietnam.lienhe@gmail.com
🌏 : www.novatechvietnam.com
🌏 : www.maycatlaser.vn
🌏 : www.mayindecal.vn
🌏 : www.xtlaser.vn