Das Hilfsgas, das Laserschneidmaschinen für die Bearbeitung verschiedener Materialien verwenden, ist unterschiedlich. Je nach Schnittdicke variieren Druck und Anforderungen an das Hilfsgas. Kohlenstoffstahl lässt sich kostengünstig mit Sauerstoff schneiden, während beim Schneiden von Kohlenstoffstahl ein sehr hoher Stickstoffanteil erforderlich ist. Je dicker der Edelstahl ist, desto höher sind Stickstoffanteil und Reinheit, was die Kosten entsprechend erhöht.
Das Hilfsgas der Laserschneidmaschine wird hauptsächlich verwendet in:
1. Lasergas (das Gas, das zur Erzeugung von Laserlicht im Lasergenerator verwendet wird)
2. Druckluft (wird im Allgemeinen zum Schutz des Lichtwegs verwendet, einige Hersteller verwenden sie auch als Schutzgas)
3. Hilfsgas (Gas, das aus der Schneiddüse der Schneidmaschine versprüht wird)
Beim Schneiden von Kohlenstoffstahl mit Sauerstoff beträgt die erforderliche Reinheit in der Regel mindestens 99,5 %. Die Hauptfunktion des Sauerstoffs besteht darin, die Schlacke zu entzünden und abzublasen. Druck und Durchflussrate variieren je nach Hersteller der Laserschneidanlage und hängen eng mit der Größe der Schneiddüse und der Dicke des zu schneidenden Materials zusammen. Im Allgemeinen wird ein Druck von 0,3–0,8 MPa benötigt, während die Schneiddüse üblicherweise einen Druck von 0,02–0,05 MPa aufweist. Die Durchflussrate ist schwer anzugeben; beispielsweise erreichen manche Hersteller beim Schneiden von 22 mm dickem Kohlenstoffstahl Durchflussraten von bis zu 10 m³/h (einschließlich doppelwandiger Schneiddüsen mit Sauerstoffschutz).
Stickstoff wird zum Schneiden von Edelstahl verwendet. Er verhindert Oxidationsreaktionen und entfernt die Schlacke. Die Reinheit des Stickstoffs muss hoch sein (insbesondere bei Edelstahl mit einer Dicke von über 8 mm wird in der Regel eine Reinheit von 99,999 % gefordert). Auch der Druck ist relativ hoch und liegt üblicherweise über 1 MPa. Zum Beispiel ist für Edelstahl mit einer Dicke von über 12 mm oder 25 mm ein höherer Druck von über 2 MPa erforderlich. Der Durchfluss variiert je nach Schneiddüse, ist aber sehr hoch. So benötigen manche Hersteller für das Schneiden von 12 mm dickem Edelstahl bis zu 150 m³/h, während für 3 mm dickes Edelstahl ein Durchfluss von unter 50 m³/h ausreichend ist.
Bei Laserschweißmaschinen wird im Schweißprozess ein Schutzgas verwendet. Das Schutzgas wird durch die Düse mit einem bestimmten Druck auf die Oberfläche des Werkstücks gespritzt. Viele wissen jedoch nicht, warum Schutzgas verwendet wird. Im Folgenden erklären die Gastechniker von Shengyujia, warum bei Laserschweißmaschinen Schutzgas benötigt wird:
Grund 1:Kann die Fokussierlinse vor Metalldampfverschmutzung und Flüssigkeitströpfchenspritzern schützen.
Das Schutzgas schützt die Fokussierlinse der Laserschweißmaschine vor Metalldampfverschmutzung und Flüssigkeitströpfchenzerstäubung, insbesondere beim Hochleistungsschweißen, da die Auswurfpartikel sehr stark sind und der Schutz der Linse in diesem Fall umso wichtiger ist.
Grund 2: Das Schutzgas ist sehr wirksam bei der Zerstäubung des durch das Hochleistungslaserschweißen erzeugten Schutzplasmas.
Der Metalldampf absorbiert den Laserstrahl und ionisiert zu einer Plasmawolke. Das Schutzgas um den Metalldampf wird durch die Hitze ebenfalls ionisiert. Bei zu hoher Plasmakonzentration wird der Laserstrahl teilweise vom Plasma verbraucht. Als zweite Energiequelle entsteht Plasma auf der Werkstückoberfläche, wodurch die Schweißtiefe geringer und die Schmelzbadfläche größer wird. Die Rekombinationsrate der Elektronen steigt durch vermehrte Dreikörperkollisionen von Elektronen mit Ionen und neutralen Atomen, wodurch die Elektronendichte im Plasma sinkt. Je leichter das neutrale Atom, desto höher die Kollisionsfrequenz und desto höher die Rekombinationsrate. Schutzgase mit hoher Ionisierungsenergie erhöhen die Elektronendichte hingegen nicht, da sie selbst ionisiert werden.
Grund 3: Das Schutzgas kann das Werkstück während des Schweißprozesses vor Oxidation schützen.
Die Laserschweißanlage benötigt ein Schutzgas. Das Programm sollte so eingestellt sein, dass zuerst das Schutzgas und dann der Laser aktiviert wird, um die Oxidation des Pulslasers während des kontinuierlichen Bearbeitungsprozesses zu verhindern. Inertgase schützen das Schmelzbad. Bei manchen Werkstoffen, bei denen Oberflächenoxidation unerheblich ist, kann auf einen Schutz verzichtet werden. In den meisten Anwendungen werden jedoch Helium, Argon, Stickstoff und andere Gase verwendet, um das Werkstück während des Schweißprozesses vor Oxidation zu schützen.
Aus diesen Gründen werden beim Laserschweißen Schutzgase eingesetzt. Helium wird üblicherweise als Schutzgas verwendet, da es das Plasma am besten hemmt und so die Eindringtiefe erhöht und die Schweißgeschwindigkeit verbessert. Zudem ist es leicht und kann entweichen, wodurch die Bildung von Poren minimiert wird. Unsere praktischen Schweißergebnisse zeigen jedoch, dass auch Argon als Schutzgas gute Ergebnisse liefert.
Veröffentlichungsdatum: 08.01.2025