Ο κρίσιμος ρόλος του αργού στη συγκόλληση με λέιζερ

Στην παραγωγή και επεξεργασία κοπής με λέιζερ ινών, η επιλογή των βοηθητικών αερίων ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με το υλικό. Τα διαφορετικά πάχη κοπής απαιτούν επίσης διαφορετικές πιέσεις και προδιαγραφές αερίου. Από άποψη κόστους, το οξυγόνο (O₂) που χρησιμοποιείται για την κοπή ανθρακούχου χάλυβα είναι σχετικά φθηνό, ενώ η κατανάλωση αζώτου (N₂) για την κοπή ανοξείδωτου χάλυβα είναι σημαντική. Όσο πιο σκληρός είναι ο ανοξείδωτος χάλυβας, τόσο υψηλότερος είναι ο απαιτούμενος όγκος και καθαρότητα N₂ - με αποτέλεσμα αυξημένο κόστος.

Πρωτογενή αέρια που χρησιμοποιούνται σε μηχανές κοπής με λέιζερ:

1. Αέριο λέιζερ(Αέριο που χρησιμοποιείται μέσα στον συντονιστή λέιζερ για την παραγωγή της δέσμης λέιζερ.)

2. Πεπιεσμένος αέρας (Χρησιμοποιείται συνήθως για την προστασία της διαδρομής λέιζερ· ορισμένοι κατασκευαστές τον χρησιμοποιούν επίσης για την παραγωγή προστατευτικών αερίων.)

3. Βοηθητικό/Αέριο Διεργασίας (Αέριο που εκτοξεύεται από το ακροφύσιο του πυρσού κοπής.)

Οξυγόνο στην κοπή χάλυβα άνθρακα:

Το οξυγόνο (καθαρότητα γενικά >99,5%) χρησιμοποιείται για την κοπή με λέιζερ ανθρακούχου χάλυβα. Οι κύριες λειτουργίες του είναι η υποστήριξη της εξώθερμης καύσης και η απομάκρυνση της τηγμένης σκωρίας. Η απαιτούμενη πίεση ποικίλλει μεταξύ των κατασκευαστών κοπτών λέιζερ και εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον τύπο/μέγεθος του ακροφυσίου και το πάχος του υλικού. Η τυπική πίεση κυμαίνεται από 0,3–0,8 MPa, με την διατομή του πυρσού συχνά περίπου 0,02–0,05 MPa. Οι ρυθμοί ροής είναι σημαντικοί. Για παράδειγμα, η κοπή ανθρακούχου χάλυβα 22 mm μπορεί να απαιτεί έως και 10 m³/h οξυγόνου (το οποίο χρησιμεύει επίσης για την προστασία του πυρσού διπλής στρώσης).

Άζωτο στην κοπή ανοξείδωτου χάλυβα:

Το άζωτο χρησιμοποιείται για την κοπή ανοξείδωτου χάλυβα για την πρόληψη της οξείδωσης και την απομάκρυνση της σκωρίας. Απαιτεί πολύ υψηλή καθαρότητα (ειδικά για ανοξείδωτο χάλυβα >8mm, που συχνά απαιτεί ≥99,999%) και υψηλή πίεση, συνήθως πάνω από 1 MPa. Για πάχη που υπερβαίνουν τα 12mm ή έως 25mm, οι απαιτήσεις πίεσης αυξάνονται στα 2 MPa ή υψηλότερα. Οι ρυθμοί ροής είναι σημαντικοί και ποικίλλουν ανάλογα με τον τύπο του πυρσού - π.χ., η κοπή ανοξείδωτου χάλυβα 12mm μπορεί να απαιτεί ~150 m³/h, ενώ 3mm μπορεί να χρειάζονται κάτω από 50 m³/h.

Αργόν στη συγκόλληση με λέιζερ:

Το αργόν χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια των διαδικασιών συγκόλλησης με λέιζερ. Εκτοξεύεται μέσω ενός ακροφυσίου με συγκεκριμένη πίεση στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας. Πολλοί μπορεί να αναρωτιούνται γιατί χρησιμοποιείται αργόν. Εδώ, οι τεχνικοί εμπειρογνώμονες της Shen Yuejia Gas εξηγούν τους βασικούς λόγους για τη χρήση αργού στη συγκόλληση με λέιζερ:

Λόγος 1: Προστατεύει τον φακό εστίασης από τη μόλυνση

Το αργόν προστατεύει τον φακό εστίασης του εξοπλισμού συγκόλλησης με λέιζερ από μόλυνση από μεταλλικούς ατμούς και πιτσιλιές από υγρόσταγονίδια. Αυτή η προστασία είναι ιδιαίτερα κρίσιμη στις συγκολλήσεις υψηλής ισχύος, όπου οι εκτοξεύσεις είναι πιο έντονες.

Λόγος 2: Διασπά αποτελεσματικά την θωράκιση πλάσματος σε συγκολλήσεις υψηλής ισχύος

Οι μεταλλικοί ατμοί απορροφούν την ενέργεια του λέιζερ και ιονίζονται σε ένα νέφος πλάσματος. Το περιβάλλον αργόν, όταν θερμαίνεται, μπορεί επίσης να ιονιστεί. Η υπερβολική ποσότητα πλάσματος μπορεί να απορροφήσει και να διασκορπίσει τη δέσμη λέιζερ, μειώνοντας την παροχή ενέργειας στο τεμάχιο εργασίας. Αυτό το πλάσμα, που λειτουργεί ως δευτερεύουσα πηγή ενέργειας στην επιφάνεια, μπορεί να επιβραδύνει τη διείσδυση της συγκόλλησης και να διευρύνει τη δεξαμενή συγκόλλησης. Το αργόν, με την υψηλή ενέργεια ιονισμού του, αυξάνει τον ρυθμό ανασυνδυασμού ηλεκτρονίων και ιόντων μέσω συγκρούσεων τριών σωμάτων, μειώνοντας έτσι την πυκνότητα του πλάσματος. Το ελαφρύ ατομικό του βάρος προάγει υψηλότερη συχνότητα σύγκρουσης και ταχύτερο ανασυνδυασμό, χωρίς να συμβάλλει σημαντικά στον ίδιο τον σχηματισμό πλάσματος.

Λόγος 3: Αποτρέπει την οξείδωση του τεμαχίου εργασίας κατά τη συγκόλληση

Η συγκόλληση με λέιζερ συνήθως απαιτεί θωράκιση αερίου. Η ρύθμιση της διαδικασίας για χρήση αργού συγχρονισμένου με το λέιζερ αποτρέπει την οξείδωση κατά τη συνεχή λειτουργία. Ενώ η θωράκιση αδρανούς αερίου προστατεύει την τετηγμένη δεξαμενή και ορισμένα υλικά μπορεί να μην την απαιτούν εάν η οξείδωση δεν αποτελεί πρόβλημα, αέρια όπως το ήλιο, το αργό ή το άζωτο χρησιμοποιούνται συνήθως στις περισσότερες εφαρμογές για να διασφαλιστεί ότι το τεμάχιο εργασίας παραμένει απαλλαγμένο από οξείδωση κατά τη συγκόλληση.