Das unsichtbare und schwer fassbare Schutzgas, das beim Laserschweißen nicht außer Acht gelassen werden darf, ist die Wahl des Schutzgases. Dessen Auswahl beeinflusst direkt die Qualität, Effizienz und Kosten der Schweißproduktion. Heute informiert Sie Hangao Tech über alles Wissenswerte rund um das Thema Schutzgase.
1. Die Rolle der Schutzatmosphäre
Beim Laserschweißen beeinflusst das Schutzgas die Schweißnahtform, die Schweißnahtqualität, den Schweißnahtdurchgang und die Schweißnahtbreite. In den meisten Fällen wirkt sich das Einblasen von Schutzgas positiv auf die Schweißnaht aus, es kann aber auch negative Folgen haben.
Positive Effekte
1) Durch die korrekte Zufuhr von Schutzgas wird das Schmelzbad wirksam geschützt, um Oxidation zu reduzieren oder sogar zu vermeiden;
2) Durch die korrekte Zufuhr von Schutzgas kann die beim Schweißen entstehenden Spritzer wirksam reduziert werden.
3) Durch die korrekte Zufuhr von Schutzgas kann eine gleichmäßige Ausbreitung des Schmelzbades beim Erstarren gefördert werden, wodurch eine gleichmäßige und schöne Schweißnaht entsteht.
4) Durch das korrekte Einblasen von Schutzgas kann die Abschirmwirkung der Metalldampffahne oder der Plasmawolke auf den Laser wirksam reduziert und die effektive Ausnutzungsrate des Lasers erhöht werden.
5) Durch die korrekte Zufuhr von Schutzgas kann die Schweißnahtporosität wirksam reduziert werden.
Bei korrekter Wahl von Gasart, Gasdurchflussrate und Insufflationsmethode lässt sich ein optimales Ergebnis erzielen. Eine unsachgemäße Verwendung von Schutzgas kann jedoch negative Auswirkungen auf das Schweißen haben.
Negative Auswirkungen
1) Eine unsachgemäße Zufuhr von Schutzgas kann zu schlechten Schweißnähten führen;
2) Die Wahl des falschen Gases kann zu Rissen in der Schweißnaht führen und auch die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht beeinträchtigen.
3) Die Wahl einer falschen Gasblasdurchflussrate kann zu einer stärkeren Schweißnahtoxidation führen (sowohl bei zu hoher als auch bei zu niedriger Durchflussrate) und kann außerdem dazu führen, dass das Schmelzbad durch äußere Kräfte stark gestört wird, was zum Zusammenbruch der Schweißnaht oder zu einer ungleichmäßigen Schweißnahtbildung führt.
4) Die Wahl der falschen Gaseinspritzmethode führt dazu, dass die Schweißnaht keine oder nur eine sehr geringe Schutzwirkung erzielt oder dass die Schweißnahtbildung negativ beeinflusst wird.
5) Die Zufuhr von Schutzgas hat einen gewissen Einfluss auf den Schweißdurchbruch, insbesondere beim Schweißen dünner Bleche verringert sie den Schweißdurchbruch.
2. Arten von Schutzgasen
Als Schutzgase beim Laserschweißen werden üblicherweise Stickstoff, Argon und Helium verwendet. Aufgrund ihrer unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften ist auch ihre Wirkung auf die Schweißnaht unterschiedlich.
1) Stickstoff
Die Ionisierungsenergie von Stickstoff ist moderat, höher als die von Argon, aber niedriger als die von Helium. Der Ionisierungsgrad unter Lasereinwirkung ist durchschnittlich, wodurch die Bildung von Plasmawolken reduziert und somit die effektive Laserausnutzung erhöht wird. Stickstoff kann jedoch bei bestimmten Temperaturen mit Aluminiumlegierungen und Kohlenstoffstahl chemisch reagieren und Nitride bilden. Dies erhöht die Sprödigkeit der Schweißnaht, verringert deren Zähigkeit und beeinträchtigt die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindung erheblich. Daher wird die Verwendung von Stickstoff als Schweißgas für Aluminiumlegierungen und Kohlenstoffstahl nicht empfohlen.
Der bei der chemischen Reaktion zwischen Stickstoff und Edelstahl entstehende Stickstoff kann die Festigkeit der Schweißverbindung erhöhen, was zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht beiträgt. Daher kann Stickstoff beim Schweißen von Edelstahl als Schutzgas verwendet werden.
2) Argon
Die Ionisierungsenergie von Argon ist vergleichsweise niedrig, und der Ionisierungsgrad ist unter Lasereinwirkung hoch. Dies erschwert die Kontrolle der Plasmawolkenbildung und beeinträchtigt die effektive Nutzung des Lasers. Allerdings weist Argon eine sehr geringe Reaktivität auf und reagiert nur schwer mit gängigen Metallen. Zudem ist Argon kostengünstig. Darüber hinaus besitzt Argon eine hohe Dichte, wodurch es sich an der Oberfläche des Schmelzbades sammelt und dieses besser schützt. Daher eignet es sich als herkömmliches Schutzgas.
3) Helium
Helium besitzt die höchste Ionisierungsenergie, jedoch ist der Ionisierungsgrad unter Lasereinwirkung sehr gering, wodurch die Bildung von Plasmawolken gut kontrolliert werden kann. Laser eignen sich gut für die Bearbeitung von Metallen, und da Helium eine sehr geringe Aktivität aufweist, reagiert es praktisch nicht chemisch mit Metallen. Helium ist ein sehr gutes Schutzgas für Schweißnähte, jedoch aufgrund seiner hohen Kosten wird es in der Massenproduktion in der Regel nicht verwendet. Helium kommt hauptsächlich in der wissenschaftlichen Forschung oder bei Produkten mit sehr hoher Wertschöpfung zum Einsatz.
Wenn Sie Fragen oder Anliegen bezüglich der Produktionslinie für die Laserschweißrohrherstellung haben, können Sie sich gerne an uns wenden.
