¿Ha encontrado defectos de soldadura como salpicaduras excesivas, formación antiestética de la soldadura y numerosos poros después de soldar? Aunque podría preguntarse si se debe a configuraciones incorrectas de los parámetros del proceso de soldadura láser, ¿sabe que el uso correcto del gas protector también es un factor crucial que afecta la formación y el rendimiento de la soldadura? Elegir el gas protector óptimo es en realidad una forma de mejorar la calidad y eficiencia de la soldadura.

Dado que el gas protector es tan importante, ¿cuál es exactamente su función? ¿Cómo debe elegir el tipo de gas protector? ¿Cómo debe introducirse el gas protector durante la soldadura?

El papel del gas protector

En la soldadura láser, el gas protector afecta la formación de la soldadura, la calidad de la soldadura, la penetración y el ancho de la soldadura. En la mayoría de los casos, la introducción de gas protector tiene un impacto positivo en la soldadura, pero también puede tener efectos adversos.

Efectos positivos

1) El gas protector introducido correctamente protege eficazmente el baño de soldadura, reduciendo o incluso previniendo la oxidación.

2) El gas protector introducido correctamente reduce eficazmente las salpicaduras durante la soldadura.

3) El gas protector introducido correctamente promueve la distribución uniforme del baño de soldadura durante la solidificación, resultando en una soldadura uniforme y estéticamente agradable.

4) El gas protector introducido correctamente reduce eficazmente el efecto de protección de las plumas de vapor metálico o nubes de plasma sobre el láser, aumentando la tasa de utilización efectiva del láser.

5) El gas protector introducido correctamente reduce eficazmente la porosidad de la soldadura.

Mientras se seleccionen correctamente el tipo de gas, la tasa de flujo y el método de introducción, se pueden lograr resultados ideales.

Sin embargo, el uso incorrecto del gas protector también puede afectar negativamente la soldadura.

1) La aplicación incorrecta del gas protector puede empeorar la soldadura:

① Elegir el tipo de gas incorrecto puede causar grietas en la soldadura y reducir las propiedades mecánicas de la soldadura;

② Elegir una tasa de flujo de gas incorrecta puede provocar una oxidación más severa de la soldadura (ya sea que la tasa sea demasiado alta o demasiado baja), y también puede causar interferencias graves en el baño de soldadura, resultando en colapso o formación desigual de la soldadura;

③ Elegir un método de aplicación de gas incorrecto puede resultar en una protección ineficaz o incluso inexistente, o afectar negativamente la formación de la soldadura;

2) La aplicación del gas protector puede afectar la penetración de la soldadura, especialmente en la soldadura de placas delgadas, reduciendo la penetración de la soldadura.

Tipos de gases de protección

Los gases de protección comúnmente usados en la soldadura láser incluyen N2, Ar y He. Sus propiedades fisicoquímicas difieren, y por lo tanto sus efectos en la soldadura varían.

Nitrógeno (N2)

El más barato, pero no adecuado para soldar ciertos aceros inoxidables. El nitrógeno (N2) tiene una energía de ionización moderada, mayor que la del Ar pero menor que la del He. Bajo irradiación láser, su grado de ionización es generalmente bajo, lo que reduce eficazmente la formación de la nube de plasma y, por lo tanto, aumenta la tasa de utilización efectiva del láser. Sin embargo, el nitrógeno puede reaccionar químicamente con aleaciones de aluminio y acero al carbono a ciertas temperaturas, produciendo nitruros. Esto aumenta la fragilidad de la soldadura y reduce la tenacidad, impactando negativamente de manera significativa las propiedades mecánicas de la junta soldada. Por lo tanto, no se recomienda el nitrógeno para proteger soldaduras de aleaciones de aluminio y acero al carbono.

Por otro lado, los nitruros producidos por la reacción química del nitrógeno con el acero inoxidable pueden aumentar la resistencia de la junta soldada, mejorando sus propiedades mecánicas. Por lo tanto, el nitrógeno puede usarse como gas de protección al soldar acero inoxidable.

Argón (Ar)

es relativamente económico, tiene una alta densidad y proporciona buena protección. La superficie de soldadura es más suave que con helio. Sin embargo, se ioniza fácilmente por el plasma metálico de alta temperatura, lo que puede bloquear parte del haz láser para que no alcance la pieza de trabajo, reduciendo la potencia efectiva de soldadura y dificultando la velocidad y penetración de la soldadura. Ar (Ar) tiene la energía de ionización más baja, pero su grado de ionización es relativamente alto bajo la irradiación láser, lo que no favorece el control de la formación de nubes de plasma y tendrá cierto impacto en la tasa de utilización efectiva del láser. Sin embargo, Ar tiene una reactividad muy baja y es difícil que reaccione químicamente con metales comunes. Además, Ar es económico. Además, Ar tiene una alta densidad, lo que facilita su asentamiento sobre la piscina de soldadura, proporcionando mejor protección para la piscina de soldadura. Por lo tanto, puede usarse como un gas de protección convencional.

Helio (He)

Es más caro, pero tiene el mejor efecto, permitiendo que el láser pase directamente sin obstrucción a la superficie de la pieza de trabajo. Tiene la energía de ionización más alta, pero su grado de ionización es muy bajo bajo la irradiación láser, lo que puede controlar eficazmente la formación de nubes de plasma. El láser puede actuar bien sobre los metales, y He tiene una reactividad muy baja, básicamente no reacciona químicamente con los metales. Es un excelente gas de protección para soldaduras. Sin embargo, He es demasiado caro y generalmente no se usa para producción en masa. He se usa generalmente para investigación científica o productos de alto valor agregado.

Métodos de inyección de gas de protección

Actualmente existen dos métodos principales para introducir gases de protección: uno es el soplado lateral fuera del eje del gas de protección... Gas protector soplado lateral paralelo

Otro tipo es el gas protector coaxial.

Gas de protección coaxial

La elección entre los dos métodos de soplado depende de una combinación de factores, pero generalmente se recomienda el gas de protección soplado lateral.

Principios para elegir métodos de soplado de gas de protección

Primero, es importante aclarar que el término 'oxidación de la soldadura' es una expresión coloquial. Teóricamente, se refiere a una reacción química entre la soldadura y componentes nocivos en el aire, que conduce a un deterioro en la calidad de la soldadura. Ejemplos comunes incluyen la reacción del metal de soldadura con oxígeno, nitrógeno e hidrógeno en el aire a ciertas temperaturas.

Prevenir la oxidación de la soldadura implica reducir o evitar el contacto entre estos componentes nocivos y el metal de soldadura a altas temperaturas. Esta alta temperatura se refiere no solo al metal de la piscina fundida sino también a todo el período desde que el metal de soldadura se funde hasta que se solidifica y su temperatura baja por debajo de cierto nivel.

Por ejemplo, en la soldadura de aleaciones de titanio, el hidrógeno se absorbe rápidamente por encima de 300 ° C, el oxígeno por encima de 450 ° C, y el nitrógeno por encima de 600 ° C. Por lo tanto, las soldaduras de aleación de titanio requieren protección efectiva después de la solidificación y durante el período en que la temperatura desciende por debajo de 300 ° C; de lo contrario, serán 'oxidizadas'.

Como aclara la descripción anterior, el gas protector soplado no solo necesita proteger la piscina de soldadura de manera oportuna, sino también el área recién solidificada. Por lo tanto, generalmente se utiliza el método de gas protector soplado lateral fuera del eje que se muestra en la Figura 1 porque ofrece un rango de protección más amplio que el método de protección coaxial que se muestra en la Figura 2, proporcionando especialmente una mejor protección para el área de soldadura recién solidificada.

Para aplicaciones de ingeniería, el gas protector soplado lateral fuera del eje no es adecuado para todos los productos. Para ciertos productos específicos, solo se puede usar gas protector coaxial. La elección debe adaptarse a la estructura del producto y al tipo de junta.

Selección específica del método de soplado de gas protector

1) Soldaduras rectas

Como se muestra en la Figura 3, la forma de la soldadura del producto es recta. El tipo de junta puede ser una junta a tope, junta solapada, junta en esquina o soldadura superpuesta. Para este tipo de producto, se prefiere el método de gas protector soplado lateral fuera del eje que se muestra en es preferido.

2) Soldaduras planas de forma cerrada

La forma de la soldadura del producto es una forma cerrada como un círculo plano, un polígono plano o una línea plana de múltiples segmentos. El tipo de junta puede ser una junta a tope, una junta solapada o una junta de soldadura superpuesta. Para este tipo de producto, se prefiere el gas protector coaxial.

Soldadura plana de forma cerrada

La selección del gas protector afecta directamente la calidad, eficiencia y costo de la producción de soldadura. Sin embargo, debido a la diversidad de materiales de soldadura, la selección del gas de soldadura en la soldadura real es bastante compleja. Es necesario considerar de manera integral el material de soldadura, el método de soldadura, la posición de soldadura y el efecto de soldadura requerido. Solo a través de pruebas de soldadura se puede seleccionar un gas de soldadura más adecuado para lograr mejores resultados de soldadura.