Sind Ihnen schon einmal Schweißfehler wie große Spritzer, unansehnliche Schweißnähte oder viele Poren nach dem Schweißen aufgefallen? Falls Sie noch überlegen, ob dies an den Parametereinstellungen des Laserschweißprozesses liegt, sollten Sie wissen, dass die korrekte Verwendung des Schutzgases ebenfalls einen wichtigen Einfluss auf die Schweißnaht und deren Qualität hat. Die Wahl des optimalen Schutzgases verbessert die Schweißqualität und steigert die Effizienz.
Da Schutzgas beim Schweißen so wichtig ist, stellen sich folgende Fragen: Welche Rolle spielt Schutzgas? Wie wählt man das richtige Schutzgas aus? Wie wird das Schutzgas beim Schweißen eingeblasen? Hangao Tech (SEKO Machinery) wird Ihnen im Folgenden mehr darüber erzählen.
Die Rolle des Schutzgases
Beim Laserschweißen beeinflusst das Schutzgas die Schweißnahtbildung, die Schweißnahtqualität, die Schweißnahtdurchdringung und die Durchdringungsbreite. In den meisten Fällen wirkt sich das Einblasen von Schutzgas positiv auf die Schweißnaht aus, es kann aber auch zu Schäden und somit zu unerwünschten Folgen führen.
Positive Effekte
1) Durch die korrekte Zufuhr von Schutzgas wird das Schmelzbad wirksam geschützt, um die Oxidation zu verringern 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 die gleichmäßige Ausbreitung des Schmelzbades während der Erstarrung gefördert werden, sodass 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 Porosität der Schweißnaht wirksam reduziert werden.
Sofern Gasart, Gasdurchflussrate und Blasmethode richtig gewählt werden, kann der gewünschte Effekt erzielt werden.
Eine unsachgemäße Verwendung von Schutzgas wirkt sich jedoch ebenfalls negativ auf das Schweißen aus.
1) Eine unsachgemäße Zufuhr von Schutzgas kann zu einer Verschlechterung der Schweißnaht führen:
①Die Wahl des falschen Gastyps kann zu Rissen in der Schweißnaht führen und auch die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht beeinträchtigen;
②Die Wahl einer falschen Gasblasdurchflussrate kann zu einer stärkeren Oxidation der Schweißnaht führen (unabhängig davon, ob der Durchfluss zu groß oder zu klein ist) und kann außerdem dazu führen, dass das Schmelzbad durch äußere Kräfte stark beeinträchtigt wird und die Schweißnaht zusammenbricht oder sich ungleichmäßig ausbildet;
③Die Wahl der falschen Gasblasmethode führt dazu, dass die Schweißnaht keine oder nur eine sehr geringe Schutzwirkung erzielt oder dass die Schweißnahtbildung negativ beeinflusst wird.
2) Das Einblasen von Schutzgas hat einen gewissen Einfluss auf den Schweißdurchbruch, insbesondere beim Schweißen dünner Bleche verringert es den Schweißdurchbruch.
Arten von Schutzgasen
Zu den üblicherweise verwendeten Schutzgasen beim Laserschweißen gehören hauptsächlich N2, Ar und He. Aufgrund ihrer unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften unterscheiden sich auch ihre Auswirkungen auf die Schweißnaht.
Stickstoff N2
Der Preis ist zwar am günstigsten, aber Stickstoff eignet sich nicht zum Schweißen bestimmter Edelstähle. Die Ionisierungsenergie von N₂ ist moderat, höher als die von Argon und niedriger als die von Helium. Unter Lasereinwirkung ist der Ionisierungsgrad durchschnittlich, was die Bildung von Plasmawolken reduziert und die effektive Laserausnutzung erhöht. Stickstoff kann bei einer bestimmten Temperatur mit Aluminiumlegierungen und Kohlenstoffstahl chemisch reagieren und Nitride bilden. Dies erhöht die Sprödigkeit der Schweißnaht, verringert die Zähigkeit und beeinträchtigt die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindung erheblich. Daher wird die Verwendung von Stickstoff nicht empfohlen. Schweißungen mit Aluminiumlegierungen und Kohlenstoffstahl sind geschützt.
Das durch die chemische Reaktion zwischen Stickstoff und Edelstahl entstehende Nitrid kann die Festigkeit der Schweißverbindung erhöhen und somit deren mechanische Eigenschaften verbessern. Daher kann Stickstoff beim Schweißen von Edelstahl als Schutzgas eingesetzt werden.
Argon
Der Preis ist günstiger, die Dichte höher und die Schutzwirkung besser. Die Schweißnahtoberfläche ist glatter als bei Helium, jedoch ist die Ionisierung durch Hochtemperatur-Metallplasma stark eingeschränkt. Die Ionisierungsenergie von Argon ist relativ niedrig, der Ionisierungsgrad unter Lasereinwirkung jedoch hoch, was die Kontrolle der Plasmawolkenbildung erschwert und die effektive Lasernutzung beeinträchtigt. Die Reaktivität von Argon ist jedoch sehr gering, und es reagiert kaum chemisch mit gängigen Metallen. Zudem ist Argon kostengünstig. Die höhere Dichte von Argon begünstigt das Absinken an die Oberfläche des Schmelzbades und schützt dieses besser, weshalb es als herkömmliches Schutzgas eingesetzt werden kann.
Helium He
Helium ist zwar teurer, bietet aber die beste Wirkung, da der Laser ungehindert auf die Werkstückoberfläche treffen kann. Helium besitzt die höchste Ionisierungsenergie, der Ionisierungsgrad ist jedoch unter Lasereinwirkung sehr gering, wodurch die Plasmabildung gut kontrolliert werden kann. Der Laser eignet sich hervorragend für Metalle, und Helium weist eine sehr geringe Aktivität auf und reagiert praktisch nicht chemisch mit Metallen. Es ist ein gutes Schutzgas für Schweißnähte, jedoch zu teuer. Daher wird Helium in der Massenproduktion in der Regel nicht verwendet, sondern hauptsächlich für wissenschaftliche Forschung oder Produkte mit sehr hoher Wertschöpfung eingesetzt.
Hangao Tech (SEKO Machinery) verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Herstellung von Produktionsanlagen für Edelstahlrohre. Das erfahrene Forschungs- und Entwicklungsteam sowie die Montagetechniker führen vor der Auslieferung an jeder Produktionslinie umfassende Tests und wiederholte Überprüfungen durch, um die Anlagenleistung zu maximieren, die Effizienz zu steigern und den späteren Installations- und Inbetriebnahmeaufwand für die Kunden zu minimieren.
