Beskyttelsesgasser til laser-keyhole/dybdesvejsning eller varmeledningssvejsning afhængigt af fokuspunktet og brændpunktets størrelse
Beskyttelsesgasser helium og argon mod plasmabildning ved laserstrålesvejsning
Lasergasser fra Air Liquide: Laserbeskytelsesgasser og deres fordele ved lasersvejsning og laserføjning
LASAL til laserdybdesvejsning af stål, aluminium og titanium
Laserbeskyttelsesgasdyser: LASAL™-dysekonceptet til lasersvejsning
Ved laserstrålesvejsning (EN ISO 4063: proces 52) anvendes energien fra en fokuseret laserstråle med høj effekttæthed [W/mm²] til at opvarme materialer og komponenter til smeltetemperaturen på et øjeblik. På denne måde kan præcise sammenføjningsarbejder såsom lasersvejsning, laserslodning eller påsvejsning udføres.
Energitætheden kan tilpasses præcist til sammenføjningsopgaven ved hjælp af fokuseringsoptik (laseroptik/bearbejdningshoved). På denne måde kan komponenter fra tynde plader til konstruktionskomponenter med tykke vægge svejses. Lasersvejsning er en etableret sammenføjningsmetode inden for metalbygning, bil-, fly- eller skibsbygning, rør- og profilproduktion eller maskin-, beholder- og apparatbygning og er en fast del af mange produktionsvirksomheder.
Beskyttelsesgasblandinger, der er optimalt tilpasset materialet, lasertypen og laserens effekt, sikrer, at laserstrålens maksimale effekt overføres til sammenføjningszonen. Dette muliggør en høj lasersvejsesømkvalitet og lasersvejseproduktivitet.
Særlige egenskaber ved gaslasere
Specielt til gaslasere (f.eks. CO2-lasere) angiver laserproducenten resonatorgasser med nøjagtigt defineret sammensætning og nøjagtigt defineret blandingsforhold.
Resonatorgassen er i gaslasere det såkaldte laseraktive medium til generering af selve laserstrålen og er dermed en væsentlig del af laseranvendelsen.
Air Liquide LASAL-resonatorgasser er højrenhedsgassblandinger, der langt overstiger laserproducenternes specifikationer med hensyn til blandingstolerance og homogenitet.
LASAL-resonatorgasser sikrer dermed den højeste laserstråle-stabilitet over hele laserens levetid.
Beskyttelsesgasser til laser-keyhole/dybdesvejsning eller varmeledningssvejsning afhængigt af fokuspunktet og brændpunktets størrelse
Afgørende for valget af beskyttelsesgasser til lasersvejsning er laserens effekt, laserens bølgelængde, de materialer, der skal svejses, og den type lasersvejsning (keyhole-dybdesvejsning eller varmeledningssvejsning), som lasersvejsningen udføres med.
Beskyttelsesgasser, der er tilpasset materialet og laserens effekt, har en betydelig indflydelse på svejseresultatet.
Varmeoverførslen fra brændpunktet/fokuspunktet til komponentens overflade og ind i komponenten samt svejsehastigheden og beskyttelsesgasforbruget er direkte afhængige af det valgte beskyttelsesgas.
Svejse dybden/indbrændingsformen, forholdet mellem søm bredde og dybde, søm overfladen og søm kvaliteten samt proces stabiliteten og produktiviteten kan påvirkes afgørende af beskyttelsesgasser.
For at et beskyttelsesgas skal være effektivt, er det afgørende, at det når frem til det påtænkte svejsepunkt. Tilførselsmetoden – dvs. beskyttelsesgasdysen – bestemmer potentialet for forbedring af kvalitet, sikkerhed og ydeevne ved lasersvejsning.
Optimale beskyttelsesgasser til lasersvejsning kan i væsentlig grad:
- forbedre det procestekniske procesvindue
- reducere dannelsen af metaldampe, røg, sod og plasma
- effektivt afskærme svejsningen fra påvirkninger fra omgivelserne.
Beskyttelsesgasløsningen bør tilpasses:
- lasertypen (fiber, diode, CO2)
- lasereffekten
- laserbølgelængden
- materialet og materialets tykkelse
- den krævede indbrændingsgeometri
- og den ønskede indsvejset dybde
Beskyttelsesgasser helium og argon mod plasmabildning ved laserstrålesvejsning
Plasmadannelse ved lasersvejsning er en forstyrrende effekt. Plasmadannelse afhænger af laserens effekt og bølgelængde. Jo højere laserens effekt er, desto mere plasmafølsom er laserprocessen. CO2-lasere med en bølgelængde λ=10,6 µm har større tendens til plasmadannelse end faststoflasere (fiberlasere, disklasere) og diodelasere med en bølgelængde λ < 1,1 µm.
Ved CO2-lasere anvendes helium ved første anvendelse og ved høje lasereffekter. Ved faststoflasere (skive-lasere, fiberlasere, diodelasere) anvendes argon uafhængigt af lasereffekten og materialet.
Sammenlignet med argon har helium en mindre atomdiameter og en højere ioniseringsenergi ved samtidig lavere plasma-tilbøjelighed. Anvendelsen af helium i højtydende CO2-lasere sikrer en mere stabil dampkapillær (nøglehul) og forhindrer plasma-dannelse. Dette muliggør en god indkobling af laserenergien i komponenten og dermed en stabil proces.
Heliums høje varmeledningsevne sikrer desuden en effektiv varmeoverførsel fra laserstrålen til materialet. Dette muliggør en relativt god svejseindtrængningsdybde, en høj svejsehastighed og en bedre befugtning.
En af de vigtigste funktioner for beskyttelsesgasserne er at afskærme smeltningen i samlingszonen effektivt fra den omgivende atmosfære, så der ikke kan opstå uønskede reaktioner med den omgivende luft.
Med argon og gasser med højt argonindhold med en densitet > luftdensitet = 1,225 kg/m³ kan den omgivende atmosfære opnås mere effektivt med et lavere beskyttelsesgasflow end med beskyttelsesgasser, der er lettere end luft. Med argon og gasser med højt argonindhold med en densitet > luftdensitet = 1,225 kg/m³ kan den omgivende atmosfære opnås mere effektivt med et lavere beskyttelsesgasflow end med beskyttelsesgasser, der er lettere end luft.
Lasergasser fra Air Liquide: Laserskyttelsesgasser og deres fordele ved lasersvejsning og laserføjning
Processstabiliteten og plasmabildningen kan påvirkes væsentligt af gassammensætningen, lasertypen og laserens effekt. Ved svejsning med 12 kW lasereffekt opfører en gasblanding med mindst 70 % helium sig omtrent lige så stabilt som rent helium og muliggør sammenlignelige svejse dybder. Ved en lasereffekt på 2 kW er den minimale heliumindhold, der er nødvendig for en stabil proces, 20 %. På grund af de stigende udfordringer og mangfoldigheden af laserføjningsanvendelser og materialer, f.eks.
- u- og lavlegerede stål,
- CrNi-stål,
- aluminium,
- Ni-baseret.
- Kobber
- Titan osv.
har beskyttelsesgasblandinger, der er tilpasset materialet, vist sig at være effektive.
Med beskyttelsesgasblandingerne LASAL 4633, LASAL 4635 og LASAL 4636 beskyttes svejsningen mere effektivt mod uønskede påvirkninger fra atmosfæren, end det er muligt med rent helium som beskyttelsesgas. Samtidig opnås en højere svejsekvalitet og større processtabilitet samt produktivitet.
Især ved stålmaterialer kan iltindholdet i beskyttelsesgassen – uafhængigt af laserkilden og laserens effekt – forbedre energitilførslen til komponenten samt indbrændingsadfærden og sømformen. Desuden har bedre udgasning, reduceret tendens til poredannelse og forbedret befugtning af sømflankerne en gavnlig effekt på lasersvejsningsprocesserne. Dette resulterer i færre hak og samtidig højere svejsehastighed.
LASAL til laserdybsvejsning af stål, aluminium og titanium
Med LASAL 4633, LASAL 4635 og LASAL 4636 kan materialer med lav absorption af den metalliske overflade – såsom aluminium – svejses lettere. Gennem en optimeret indkobling af laserstrålerne i materialet stabiliseres svejseprocessen, og der opnås høje svejse-dybder og svejsehastigheder over hele sømlængden.
Optimerede LASAL-beskyttelsesgasser kan reducere gasforbruget betydeligt og dermed sænke procesomkostningerne.
Laserbeskyttelsesgasdyser: "LASAL-dysekonceptet" til lasersvejsning
Ud over valget af beskyttelsesgas er tilførslen af beskyttelsesgas af særlig betydning. Effektiviteten af gassen eller beskyttelsesblandingen afhænger direkte af, om den når frem til det påtænkte anvendelsessted. Med LASAL-dyserne kan de fysisk-kemiske egenskaber af beskyttelsesgasserne udnyttes fuldt ud. Dette er afgørende for den præcise energitilførsel, processtabilitet og sømkvalitet.
LASAL-beskyttelsesgasser og LASAL-dyser udgør tilsammen et optimalt team til lasersvejsning.
Til lasersvejsning anvendes der i metalforarbejdningsindustrien traditionelt argon og helium som beskyttelsesgasser. Afhængigt af materialet på den ene side og lasertype, lasereffekt og laserbølgelængde på den anden side kan der opnås bedre resultater med beskyttelsesgasblandinger og samtidig lavere procesomkostninger.
Potentialet i optimerede LASAL-beskyttelsesgasser udnyttes bedst, når de kombineres med et afstemt indføringssystem med LASAL-dyser, så beskyttelsesgasblandingen tilføres svejseprocessen på den bedst mulige måde.
Det kunne også interessere dig
Hilf uns besser zu werden! Hinweise, Kritik oder Vorschläge?