استفاده از گازهای خاص در طول فرایند جوشکاری می تواند به طور قابل توجهی بر کیفیت، ویژگی های جوش و از همه مهم تر روی قیمت دستگاه جوش لیزر تأثیر بگذارد.

این گازها که اغلب به عنوان گازهای جوشکاری لیزری شناخته می شوند، اهداف مختلفی مانند محافظت از ناحیه جوش، کنترل ناحیه متاثر از حرارت (HAZ) و جلوگیری از اکسیداسیون را انجام می دهند.

در این مقاله شش نوع متداول گازهای جوشکاری لیزر و کاربردهای آنها را بررسی خواهیم کرد.

گاز جوشکاری آرگون (Ar)

آرگون یکی از پرکاربردترین گازهای جوشکاری لیزری مانند دستگاه جوش لیزری طلا است. این یک گاز خنثی است، به این معنی که با مواد در حال جوش واکنش شیمیایی نمی دهد. در جوشکاری لیزر، آرگون به عنوان یک گاز محافظ عمل می کند. با جابه جایی هوای اطراف، محیطی بدون اکسیژن ایجاد می کند که از تشکیل اکسید در جوش جلوگیری می کند و خطر پوکی را کاهش می دهد. آرگون به ویژه برای جوشکاری فلزات مانند آهن، فولاد ضد زنگ و آلومینیوم مناسب است.

علاوه بر این، آرگون می تواند با دیگر گازها مانند هلیم یا نیتروژن ترکیب شود تا فرایند جوشکاری را بهبود بخشد. به عنوان مثال، اضافه کردن هلیم می تواند جذب انرژی پرتو لیزری را افزایش داده و نفوذ بیشتر و سرعت بیشتر جوشکاری را ایجاد کند.

گاز جوشکاری هلیم (He)

هلیم اغلب به عنوان یک گاز کمکی در جوشکاری لیزری استفاده می شود. این گاز دارای رسانایی حرارتی عالی است، به این معنا که می تواند به طور موثری حرارت را از ناحیه جوش منتقل کند و از بروز تغییر شکل یا بیش از حد شدن حرارت جلوگیری کند. هنگامی که هلیوم با گازهای دیگر مانند آرگون ترکیب شود، می تواند کیفیت کلی جوش را بهبود بخشد، به خصوص در کاربردهای جوشکاری لیزری با قدرت بالا.

هلیم به دلیل هزینه بالا و شیوع ترکیبات دیگر گازها، به اندازه آرگون به طور معمول مورد استفاده قرار نمی گیرد. با این حال، در کاربردهای خاص که نیاز به کنترل حرارت استثنایی و حداقل اعوجاج دارند، هلیوم نقش مهمی در دستیابی به نتایج بهینه دارد.

گاز جوشکاری نیتروژن (N۲)

گاز نیتروژن به جز در دماهای بالا مانند گاز آرگون به عنوان یک گاز خنثی در نظر گرفته می شود. این گاز در دمای قوس جوش با برخی از فلزات مانند آلومینیم، منیزیم، فولاد و تیتانیم واکنش می دهد؛ بنابراین نمی توان از آن به عنوان یک گاز محافظ اصلی استفاده نمود. بلکه از ترکیب آن با چند گاز دیگر برای برخی از کاربردها، مانند جوشکاری فولادهای پر آلیاژ و مس استفاده می شود.

نیتروژن در جوشکاری مس و آلیاژهای آن، با افزایش ولتاژ جوشکاری، حرارت ورودی را بالا برده، قوس و حوضچه جوش پایداری ایجاد می کند.

با افزایش درصد خلوص نیتروژن به دلیل افزایش آمپر و ولتاژ و در نتیجه داغ تر شدن قوس، به تجهیزات جوشکاری مقاوم تری در برابر حرارت نیاز است، اما بازدهی حرارت منتقل شده به قطعه کار، به مراتب از گاز آرگون یا هلیم بیشتر است.

گاز جوشکاری دی اکسید کربن (CO۲)

CO۲ به عنوان یک گاز محافظتی برای قوس الکتریکی عمل می کند و آن را از تداخل با هوا محافظت می کند و قوس را تثبیت می کند.

اغلب گازهای فعال را نمی توان به تنهایی به عنوان گاز محافظ در فرایندهای جوشکاری به کار گرفت، اما دی اکسید کرین تنها گاز فعالی است که امکان استفاده از آن به عنوان گاز محافظ به تنهایی یا در ترکیب با سایر گازها وجود دارد.

استفاده از گاز CO به دلیل تجزیه و ترکیب مجدد اجزاء این گاز، سبب انتقال بیشتر حرارت به فلز پایه، نسبت به آرگون خالص خواهد شد. در هر حال، سرعت جوشکاری بالا، نفوذ فوق العاده به همراه حوضچه داغ و بزرگ مذاب و هزینه کمتر نسبت به آرگون از مزایای CO۲ است.

گاز جوشکاری اکسیژن (O۲)

برخلاف گازهای خنثی مذکور، اکسیژن یک گاز فعال است که در فرایند جوشکاری لیزری مشارکت دارد. این گاز در برش لیزری به منظور بهبود سرعت برش و کارایی کلی استفاده می شود. هنگامی که پرتو لیزری با فلز تعامل می کند، اکسیژن با مواد شیمیایی واکنش می دهد و اکسیدهای فلزی با نقطه ذوب پایین تر از فلز پایه را تشکیل می دهد. این اکسیدها سپس به راحتی توسط گاز کمکی (assist gas) تخلیه می شوند و به برشی صاف و تمیز منجر می شوند.

با این حال، استفاده از اکسیژن در جوشکاری لیزری ممکن است چالش برانگیز باشد، به خصوص برای موادی که حساس به اکسیداسیون هستند، زیرا می تواند باعث ایجاد یک جوش ناهموار و اعوجاجی شود.

گاز جوشکاری هیدروژن (H۲)

هیدروژن یک گاز تخصصی است که در جوشکاری لیزری برای کاربردهای خاص بخصوص در صنایع هوافضا و خودرو استفاده می شود. هنگامی که هیدروژن با آرگون یا هلیوم ترکیب می شود، می تواند جذب انرژی پرتو لیزر را افزایش داده و نفوذ جوش را بهبود بخشد. این به ویژه برای جوشکاری مواد ضخیم مفید است، زیرا قابلیت انتقال انرژی افزایش یافته هیدروژن اجازه می دهد تا جوش های عمیق تر بدون کاهش کیفیت جوش انجام شود.

با این حال، استفاده از هیدروژن به دلیل اشتعال پذیری و احتمال شکنندگی آن در برخی مواد، نیازمند اقدامات احتیاطی شدید ایمنی است. هنگام استفاده از هیدروژن به عنوان گاز لیزر جوشکاری، نگهداری، نگهداری و نظارت مناسب ضروری است.

نتیجه گیری

به طور خلاصه، انتخاب گاز جوشکاری لیزری به طور قابل توجهی کیفیت، کارایی و موفقیت کلی فرایند جوشکاری را تحت تاثیر قرار می دهد. هر نوع گاز دارای مزایای منحصر به فرد خود و کاربردهایی از جمله فراهم کردن محافظت و جلوگیری از اکسیداسیون تا بهبود جذب انرژی و نفوذ جوش است. اپراتورهای جوشکاری باید بر اساس مواد خاصی که در حال جوشکاری هستند و نتایج مطلوب، گاز مناسب را با دقت انتخاب کنند تا نتایج بهینه را در پروژه های جوشکاری لیزری خود به دست آورند.

«این مطلب تبلیغاتی است»