Quel gaz de protection dois-je utiliser pour le soudage au laser? Coup de côté ou coup coaxial?

10, 2019

by Oree Laser

Le rôle des gaz de protection dans le soudage au laser


Lors du soudage au laser, le gaz de protection affectera la formation de soudure, la qualité de la soudure, sa profondeur, sa largeur, etc. Dans la plupart des cas, le soufflage du gaz de protection aura un effet bénéfique sur la soudure, mais une mauvaise utilisation peut apporter également des effets indésirables.


L'effet positif du gaz de protection sur le soudage au laser


● bl Un bon soufflage du gaz de protection protégera efficacement le bassin de soudure de l'oxydation et empêchera même l'oxydation.

● bl Un soufflage correct du gaz de protection peut effectivement réduire les éclaboussures générées pendant le processus de soudage et protéger le miroir de focalisation;

● bl Un bon soufflage du gaz de protection peut favoriser l'étalement uniforme du bain de soudure pendant la solidification, de sorte que la soudure soit belle et de forme uniforme;

● bl Un soufflage correct du gaz de protection peut effectivement réduire la vapeur de métal ou l’effet de protection du nuage de plasma sur le laser, de sorte que l’énergie du laser atteigne la surface de la pièce et ainsi augmenter le taux d’utilisation effectif du laser;

● bl Un bon soufflage du gaz de protection peut effectivement réduire la porosité de la soudure.


Tant que le type de gaz, le débit de gaz et la méthode de soufflage sont correctement sélectionnés, l’effet idéal peut être obtenu. Cependant, une mauvaise utilisation du gaz de protection peut également avoir des effets néfastes sur le soudage.


Effets néfastes d'une mauvaise utilisation du gaz de protection sur le soudage au laser


● bl Un soufflage inapproprié du gaz de protection peut entraîner une détérioration de la soudure;

● Le choix du type de gaz non approprié peut provoquer des fissures dans la soudure et également réduire les propriétés mécaniques de la soudure.

● Le choix du mauvais type de gaz peut provoquer une oxydation plus importante de la soudure (que le débit soit trop grand ou trop petit) ou une perturbation grave du métal du bain de fusion par la force externe, ce qui entraînerait son affaissement. ou forme inégalement;

● Si vous choisissez la mauvaise méthode de soufflage de gaz, la soudure ne produira pas l'effet de protection ou n'aura pas d'effet négatif sur la formation de soudure.

● L'insufflation du gaz de protection aura un certain effet sur la pénétration de la soudure, en particulier lorsque la plaque mince est soudée, la pénétration de la soudure sera réduite.


Types de gaz de protection


Le gaz de protection de soudage au laser couramment utilisé est principalement le N2 (azote), l'Ar (argon), l'Hel (l'hélium) et leurs propriétés physicochimiques sont différentes, de sorte que l'effet sur la soudure est différent.


●Azote N2 --- peut être utilisé pour le soudage de gaz de protection en acier inoxydable


L'énergie d'ionisation de N2 est modérée, supérieure à celle de Ar, inférieure à celle de He, et le degré d'ionisation sous l'action du laser est général, ce qui peut mieux réduire la formation de nuages de plasma, augmentant ainsi l'utilisation efficace du laser. L'azote peut réagir avec les alliages d'aluminium et l'acier au carbone à une certaine température pour produire des nitrures, ce qui améliorera la fragilité des soudures, réduira la ténacité et aura un effet défavorable important sur les propriétés mécaniques du joint de soudure. Par conséquent, il n'est pas recommandé d'utiliser de l'azote pour protéger la soudure d'alliage d'aluminium et d'acier au carbone.

 

Le nitrure produit par la réaction chimique entre l'azote et l'acier inoxydable peut améliorer la résistance du joint soudé et améliorer les propriétés mécaniques de la soudure. Par conséquent, l'azote peut être utilisé comme gaz de protection lors du soudage de l'acier inoxydable.

 

●Argon Ar---performances élevées, gaz de protection le plus classique


L'énergie d'ionisation de Ar est relativement faible et le degré d'ionisation est élevé sous l'action du laser, ce qui ne permet pas de contrôler la formation du nuage de plasma et aura une certaine influence sur l'utilisation efficace du laser. Cependant, l'activité de l'Ar est très faible et il est difficile de réagir avec les métaux communs et le coût de l'Ar n'est pas élevé. De plus, la densité de Ar est grande, ce qui favorise l’enfoncement au-dessus du bain de soudure et peut mieux protéger le bain de soudure. Par conséquent, Ar peut être utilisé comme gaz de protection classique.

 

●Helium He - le meilleur gaz de protection mais aussi le plus cher


Il a l'énergie d'ionisation la plus élevée et la faible ionisation sous l'action du laser. Il peut très bien contrôler la formation du nuage de plasma et le laser fonctionne bien sur le métal. De plus, l'activité de Il est très faible et ne réagit pas chimiquement avec les métaux, ce qui en fait un bon gaz de protection pour la soudure. Cependant, le coût de Il est trop élevé pour convenir à des produits de production de masse. Il est généralement utilisé pour la recherche scientifique ou des produits à très forte valeur ajoutée.


Méthode de soufflage de gaz de protection


Il existe deux manières principales de souffler le gaz de protection: l'une est le gaz de protection soufflant du côté parallèle, comme indiqué ci-dessous:


01旁轴保护气体(法).jpg


L’autre est le gaz de protection coaxial, comme indiqué ci-dessous:


02同轴保护气体(法).jpg


Le choix de la méthode de soufflage à deux est un examen complet de divers aspects. Il est recommandé d'utiliser un gaz de protection soufflant latéralement.


Le principe de sélection de la méthode de soufflage du gaz de protection est le suivant: la soudure en ligne droite convient bien à l’arbre latéral et le modèle fermé à plat est coaxial.


Tout d'abord, il convient de préciser que la soudure dite "oxydée" n'est qu'un nom commun, cela signifie théoriquement que le matériau à réagir réagit avec de l'oxygène, de l'azote, de l'hélium à des températures élevées.


Empêcher l’oxydation de la soudure a pour but de réduire ou d’empêcher que de tels composants nocifs entrent en contact avec le métal fondu à des températures élevées. Cette condition à haute température ne concerne pas seulement le métal de la piscine en fusion, mais toute la période allant de la fusion du métal de soudure à la solidification du métal de la piscine en fusion et à la chute de sa température en dessous d'une certaine température.


Par exemple, les alliages de titane peuvent absorber rapidement l'hydrogène lorsque la température est supérieure à 300, l'oxygène peut être rapidement absorbé lorsqu'il est supérieur à 450 et l'azote peut être rapidement absorbé lorsqu'il est supérieur à 600. Par conséquent, la soudure en alliage de titane est soumise à une protection efficace après la solidification et la température est abaissée en dessous de 300 ° C, sinon elle sera "oxydée".


D'après la description ci-dessus, il n'est pas difficile de comprendre que le soufflage du gaz de protection doit non seulement protéger le bain de soudure au bon moment, mais également protéger la zone nouvellement solidifiée qui a été soudée. Par conséquent, le gaz de protection de soufflage latéral parallèle est généralement utilisé, car le gaz de protection de soufflage latéral parallèle a une plage de protection plus étendue que le mode de protection coaxial, en particulier pour la zone où le cordon de soudure vient de se solidifier.


Pour les applications techniques, tous les produits ne peuvent pas utiliser de gaz de protection soufflant latéralement. Pour certains produits spécifiques, seul le gaz de protection coaxial peut être utilisé. Plus précisément, il doit être sélectionné dans la structure du produit et dans la forme de l’articulation.


Le choix de la méthode de soufflage du gaz de protection spécifique


Soudure en ligne droite


03直线状焊缝(法).jpg


Comme le montre la figure, la forme de la soudure du produit est linéaire et la forme du joint est un joint bout à bout, un joint à recouvrement, un joint à angle femelle ou un joint soudé. Ce type de produit est de préférence fourni par un gaz de protection à insufflation latérale.


●Soudure graphique fermée à plat


04平面封闭图形状焊缝-1(法).jpg05平面封闭图形状焊缝-2(法).jpg06平面封闭图形状焊缝-3(法).jpg


Comme le montre la figure, la forme de soudure du produit est un motif fermé tel qu'une forme circonférentielle plate, une forme polygonale plate et une forme de ligne multi-segment plane. La forme du joint est un joint bout à bout, un joint à recouvrement, un joint soudé empilé, etc. Ce type de produit devrait adopter la méthode du gaz de protection coaxial.


Le choix du gaz de protection affecte la qualité, l'efficacité et le coût de la production de soudage. Cependant, en raison de la diversité des matériaux de soudage, le choix du gaz de soudage est également compliqué dans le processus de soudage. Il est nécessaire de considérer de manière exhaustive le matériau de soudage, la méthode de soudage, la position de soudage et les résultats de soudage requis. Le test de soudage peut être utilisé pour sélectionner un gaz de soudage plus approprié pour de meilleurs résultats de soudage.


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