کاربرد گاز لیزر اگزایمر

گاز کمکی مورد استفاده دستگاه برش لیزر برای پردازش مواد مختلف متفاوت است. ضخامت برش متفاوت است و فشار و الزامات گاز کمکی نیز متفاوت است. از نظر هزینه، برش فولاد کربنی با اکسیژن نسبتاً ارزان است، مقدار نیتروژن برش فولاد کربنی بسیار زیاد است، هرچه فولاد ضد زنگ ضخیم‌تر باشد، مقدار نیتروژن و خلوص آن بسیار زیاد است و هزینه آن نسبتاً زیاد است.

گاز کمکی دستگاه برش لیزر عمدتاً در موارد زیر استفاده می‌شود:

۱. گاز لیزر (گازی که برای تولید لیزر در ژنراتور لیزر استفاده می‌شود)

2. هوای فشرده (به طور کلی برای محافظت از مسیر نور استفاده می شود و برخی از تولیدکنندگان نیز برای انجام گاز محافظ استفاده می شوند)

۳. گاز کمکی (گازی که از نازل برش دستگاه برش اسپری می‌شود)

برش فولاد کربنی با اکسیژن، الزامات خلوص آن عموماً ۹۹.۵٪ یا بالاتر است. عملکرد اصلی کمک به آتش زدن و پاشیدن سرباره برش است. فشار و سرعت جریان هر سازنده دستگاه برش لیزر متفاوت است که از اندازه مدل نازل برش و ضخامت صفحه مواد برش جدایی ناپذیر است. به طور کلی، فشار مورد نیاز ۰.۳-۰.۸ مگاپاسکال است و نازل برش عموماً ۰.۰۲-۰.۰۵ مگاپاسکال است. جریان به راحتی قابل بیان نیست، مانند برش فولاد کربنی ۲۲ میلی‌متری، برخی از تولیدکنندگان جریان را تا ۱۰ متر مکعب در ساعت (شامل محافظ نازل برش دو لایه با اکسیژن) افزایش می‌دهند.

نیتروژن برای برش فولاد ضد زنگ استفاده می‌شود. وظیفه آن جلوگیری از واکنش اکسیداسیون و از بین بردن سرباره است. خلوص نیتروژن مورد نیاز بالاست (به خصوص فولاد ضد زنگ بالای 8 میلی‌متر، عموماً نیاز به خلوص 99.999٪ است). فشار مورد نیاز نسبتاً زیاد است، معمولاً به بیش از 1 مگاپاسکال نیاز است، مانند برش بیش از 12 میلی‌متر یا فولاد ضد زنگ ضخیم‌تر تا 25 میلی‌متر، فشار مورد نیاز بالاتر است، بیش از 2 مگاپاسکال یا بالاتر. جریان با توجه به مدل نازل برش متفاوت است، اما بسیار زیاد است، مانند برش فولاد ضد زنگ 12 میلی‌متری برای برخی از تولیدکنندگان تا 150 متر مکعب در ساعت و برش 3 میلی‌متر، تا زمانی که جریان کمتر از 50 متر مکعب در ساعت باشد.

دستگاه جوش لیزری در فرآیند جوشکاری از گاز محافظ استفاده می‌کند، گاز محافظ از طریق نازل شلیک می‌شود تا با فشار خاصی به سطح قطعه کار برسد، اما بسیاری از مردم نمی‌دانند چرا باید از گاز محافظ استفاده کنند، تکنسین‌های گاز Shengyujia در ادامه توضیح می‌دهند که چرا دستگاه جوش لیزری از گاز محافظ استفاده می‌کند:

دلیل ۱:می‌تواند از لنز فوکوس در برابر آلودگی بخار فلز و پاشش قطرات مایع محافظت کند

گاز محافظ می‌تواند لنز فوکوس دستگاه جوش لیزر را از آلودگی بخار فلز و پاشش قطرات مایع، به ویژه در جوشکاری با قدرت بالا، محافظت کند، زیرا مواد خروجی آن بسیار قدرتمند می‌شوند، در این زمان محافظت از لنز ضروری‌تر است.

دلیل ۲: گاز محافظ در پراکنده کردن محافظ پلاسمای تولید شده توسط جوشکاری لیزر پرقدرت بسیار مؤثر است.

بخار فلز، پرتو لیزر را جذب می‌کند تا به ابر پلاسما یونیزه شود و گاز محافظ اطراف بخار فلز نیز توسط گرما یونیزه می‌شود. اگر پلاسمای زیادی وجود داشته باشد، پرتو لیزر تا حدی توسط پلاسما مصرف می‌شود. به عنوان انرژی دوم، پلاسما روی سطح کار وجود دارد که باعث می‌شود عمق جوشکاری کمتر و سطح حوضچه جوش وسیع‌تر شود. سرعت نوترکیبی الکترون‌ها با افزایش برخوردهای سه‌ذره‌ای الکترون‌ها با یون‌ها و اتم‌های خنثی افزایش می‌یابد تا چگالی الکترون در پلاسما کاهش یابد. هرچه اتم خنثی سبک‌تر باشد، فرکانس برخورد بیشتر و سرعت نوترکیبی بیشتر است. از سوی دیگر، فقط گازهای محافظ با انرژی یونیزاسیون بالا به دلیل یونیزه شدن خود گاز، چگالی الکترون را افزایش نمی‌دهند.

دلیل ۳: گاز محافظ می‌تواند از اکسیداسیون قطعه کار در طول فرآیند جوشکاری جلوگیری کند.

دستگاه جوش لیزر باید از یک گاز برای محافظت استفاده کند و برنامه باید روی اولین گاز محافظ و سپس لیزر تنظیم شود تا از پدیده اکسیداسیون لیزر پالسی در حین پردازش مداوم جلوگیری شود. گاز بی‌اثر می‌تواند از حوضچه مذاب محافظت کند، وقتی جوشکاری برخی مواد به اکسیداسیون سطح اهمیتی نمی‌دهد، نمی‌تواند محافظت را در نظر بگیرد، اما برای اکثر کاربردها، هلیوم، آرگون، نیتروژن و سایر گازها اغلب برای محافظت از قطعه کار در برابر اکسیداسیون در حین فرآیند جوشکاری استفاده می‌شوند.

اینها دلایلی هستند که چرا هنگام جوشکاری با دستگاه‌های جوشکاری لیزری از گازهای محافظ استفاده می‌شود. هلیوم عموماً به عنوان یک گاز محافظ استفاده می‌شود که می‌تواند پلاسما را تا حد زیادی مهار کند، در نتیجه عمق نفوذ را افزایش داده و سرعت جوشکاری را بهبود می‌بخشد. و وزن سبک آن می‌تواند فرار کند و به راحتی باعث تخلخل نمی‌شود. البته، از اثر جوشکاری واقعی ما، اثر محافظتی آرگون نیز خوب است.