Die entscheidende Rolle von Argon beim Laserschweißen

Bei der Faserlaser-Schneidproduktion und -verarbeitung variiert die Wahl der Hilfsgase je nach Material erheblich. Unterschiedliche Schnittdicken erfordern zudem unterschiedliche Gasdrücke und -spezifikationen. Sauerstoff (O₂) ist beim Schneiden von Kohlenstoffstahl vergleichsweise kostengünstig, während der Stickstoffverbrauch (N₂) beim Schneiden von Edelstahl erheblich ist. Je härter der Edelstahl, desto höher sind die benötigte N₂-Menge und -Reinheit – was zu höheren Kosten führt.

Primäre Gase, die in Laserschneidmaschinen verwendet werden:

1. Lasergas(Das im Laserresonator verwendete Gas erzeugt den Laserstrahl.)

2. Druckluft (Wird typischerweise zum Schutz des Laserstrahls verwendet; einige Hersteller nutzen sie auch zur Erzeugung von Schutzgasen.)

3. Hilfs-/Prozessgas (Gas, das aus der Schneidbrennerdüse austritt.)

Sauerstoff beim Schneiden von Kohlenstoffstahl:

Sauerstoff (Reinheit im Allgemeinen >99,5 %) wird zum Laserschneiden von Kohlenstoffstahl verwendet. Seine Hauptfunktionen sind die Unterstützung der exothermen Verbrennung und das Abführen der flüssigen Schlacke. Der erforderliche Druck variiert je nach Hersteller des Laserschneidgeräts und hängt stark von Düsentyp/-größe und Materialstärke ab. Typische Drücke liegen zwischen 0,3 und 0,8 MPa, wobei der Brennerbereich oft bei etwa 0,02–0,05 MPa liegt. Die Durchflussmengen sind erheblich; beispielsweise können zum Schneiden von 22 mm Kohlenstoffstahl bis zu 10 m³/h Sauerstoff benötigt werden (der auch dem Schutz des Doppelschichtbrenners dient).

Stickstoff beim Schneiden von Edelstahl:

Stickstoff wird zum Schneiden von Edelstahl verwendet, um Oxidation zu verhindern und Schlacke zu entfernen. Er erfordert eine sehr hohe Reinheit (insbesondere bei Edelstahl mit einer Dicke von über 8 mm, oft ≥ 99,999 %) und einen hohen Druck, typischerweise über 1 MPa. Bei Dicken über 12 mm oder bis zu 25 mm steigt der Druckbedarf auf 2 MPa oder mehr. Die Durchflussmengen sind beträchtlich und variieren je nach Brennertyp – beispielsweise können zum Schneiden von 12 mm Edelstahl ca. 150 m³/h benötigt werden, während für 3 mm Edelstahl weniger als 50 m³/h ausreichen.

Argon beim Laserschweißen:

Argon wird beim Laserschweißen eingesetzt. Es wird mit einem bestimmten Druck durch eine Düse auf die Werkstückoberfläche aufgebracht. Viele fragen sich vielleicht, warum Argon verwendet wird. Hier erläutern die technischen Experten von Shen Yuejia Gas die wichtigsten Gründe für den Einsatz von Argon beim Laserschweißen:

Grund 1: Schützt die Fokussierlinse vor Verschmutzung.

Argon schützt die Fokussierlinse der Laserschweißanlage vor Verunreinigungen durch Metalldampf und Spritzer aus Flüssigkeiten.Tropfen. Dieser Schutz ist besonders wichtig beim Hochleistungsschweißen, wo die Auswurfpartikel intensiver sind.

Grund 2: Wirksame Verteilung der Plasmaabschirmung beim Hochleistungsschweißen

Metalldampf absorbiert Laserenergie und ionisiert zu einer Plasmawolke. Das umgebende Argon kann sich bei Erhitzung ebenfalls ionisieren. Überschüssiges Plasma kann den Laserstrahl absorbieren und streuen, wodurch die Energieübertragung auf das Werkstück reduziert wird. Dieses Plasma wirkt als sekundäre Energiequelle an der Oberfläche und kann die Schweißnahttiefe verringern und das Schmelzbad vergrößern. Argon erhöht aufgrund seiner hohen Ionisierungsenergie die Rekombinationsrate von Elektronen und Ionen durch Dreikörperkollisionen und reduziert dadurch die Plasmadichte. Sein geringes Atomgewicht begünstigt eine höhere Kollisionsfrequenz und schnellere Rekombination, ohne jedoch selbst wesentlich zur Plasmabildung beizutragen.

Grund 3: Verhindert die Oxidation des Werkstücks während des Schweißens

Beim Laserschweißen ist üblicherweise eine Schutzgaszufuhr erforderlich. Die Verwendung von Argon, synchronisiert mit dem Laser, verhindert Oxidation während des kontinuierlichen Betriebs. Obwohl Schutzgase wie Helium, Argon oder Stickstoff das Schmelzbad schützen und bei manchen Werkstoffen nicht notwendig sind, wenn Oxidation kein Problem darstellt, werden sie in den meisten Anwendungen eingesetzt, um sicherzustellen, dass das Werkstück während des Schweißens oxidationsfrei bleibt.