Você já encontrou defeitos de soldagem, como excesso de respingos, formação de solda pouco estética e numerosos poros após a soldagem? Embora você possa estar se perguntando se isso se deve a configurações incorretas dos parâmetros do processo de soldagem a laser, você sabia que o uso correto do gás de proteção também é um fator crucial que afeta a formação e o desempenho da solda? Escolher o gás de proteção ideal é, na verdade, uma forma de melhorar a qualidade e a eficiência da soldagem.

Como o gás de proteção é tão importante, qual exatamente é a sua função? Como você deve escolher o tipo de gás de proteção? Como o gás de proteção deve ser aplicado durante a soldagem?

O Papel do Gás de Proteção

Na soldagem a laser, o gás de proteção afeta a formação da solda, a qualidade da solda, a penetração da solda e a largura da solda. Na maioria dos casos, a aplicação do gás de proteção tem um impacto positivo na solda, mas também pode ter efeitos adversos.

Efeitos Positivos

1) O gás de proteção introduzido corretamente protege efetivamente o banho de solda, reduzindo ou até prevenindo a oxidação.

2) O gás de proteção introduzido corretamente reduz efetivamente os respingos durante a soldagem.

3) O gás de proteção introduzido corretamente promove a distribuição uniforme do banho de solda durante a solidificação, resultando em uma solda uniforme e esteticamente agradável.

4) O gás de proteção introduzido corretamente reduz efetivamente o efeito de blindagem das plumas de vapor metálico ou nuvens de plasma sobre o laser, aumentando a taxa de utilização efetiva do laser.

5) O gás de proteção introduzido corretamente reduz efetivamente a porosidade da solda.

Desde que o tipo de gás, a taxa de fluxo do gás e o método de introdução sejam selecionados corretamente, resultados ideais podem ser alcançados.

No entanto, o uso inadequado do gás de proteção também pode impactar negativamente a soldagem.

1) A aplicação incorreta do gás de proteção pode piorar a solda:

① Escolher o tipo errado de gás pode causar trincas na solda e reduzir as propriedades mecânicas da solda;

② Escolher a taxa de fluxo de gás errada pode levar a uma oxidação mais severa da solda (seja a taxa muito alta ou muito baixa), e também pode causar interferência severa no banho de solda, resultando em colapso da solda ou formação irregular;

③ Escolher o método errado de aplicação do gás pode resultar em blindagem ineficaz ou até inexistente, ou afetar negativamente a formação da solda;

2) A aplicação do gás de proteção pode afetar a penetração da solda, especialmente na soldagem de chapas finas, reduzindo a penetração da solda.

Tipos de Gases de Proteção

Os gases de proteção comumente usados na soldagem a laser incluem N2, Ar e He. Suas propriedades físico-químicas diferem e, portanto, seus efeitos na solda variam.

Nitrogênio (N2)

O mais barato, mas inadequado para soldar certos aços inoxidáveis. O nitrogênio (N2) possui uma energia de ionização moderada, maior que a do Ar, mas menor que a do He. Sob irradiação a laser, seu grau de ionização é geralmente baixo, reduzindo efetivamente a formação de nuvens de plasma e, assim, aumentando a taxa de utilização efetiva do laser. No entanto, o nitrogênio pode reagir quimicamente com ligas de alumínio e aço carbono em certas temperaturas, produzindo nitretos. Isso aumenta a fragilidade da solda e reduz a tenacidade, impactando negativamente de forma significativa as propriedades mecânicas da junta soldada. Portanto, o nitrogênio não é recomendado para proteger soldas de ligas de alumínio e aço carbono.

Por outro lado, os nitretos produzidos pela reação química do nitrogênio com o aço inoxidável podem aumentar a resistência da junta soldada, melhorando suas propriedades mecânicas. Portanto, o nitrogênio pode ser usado como gás de proteção na soldagem de aço inoxidável.

Argônio (Ar)

é relativamente barato, tem alta densidade e oferece boa proteção. A superfície da solda é mais lisa do que com hélio. No entanto, é facilmente ionizado pelo plasma metálico de alta temperatura, o que pode bloquear parte do feixe de laser de alcançar a peça de trabalho, reduzindo a potência efetiva da soldagem e dificultando a velocidade e penetração da soldagem. Ar (Ar) tem a menor energia de ionização, mas seu grau de ionização é relativamente alto sob irradiação a laser, o que não é favorável para controlar a formação de nuvens de plasma e terá certo impacto na taxa de utilização efetiva do laser. No entanto, Ar tem reatividade muito baixa e é difícil reagir quimicamente com metais comuns. Além disso, Ar é barato. Além disso, Ar tem alta densidade, o que facilita seu assentamento acima da poça de solda, proporcionando melhor proteção para a poça de solda. Portanto, pode ser usado como um gás de proteção convencional.

Hélio (He)

É mais caro, mas tem o melhor efeito, permitindo que o laser passe diretamente sem obstrução para a superfície da peça. Ele possui a maior energia de ionização, mas seu grau de ionização é muito baixo sob irradiação a laser, o que pode controlar efetivamente a formação de nuvens de plasma. O laser pode atuar bem em metais, e o He tem reatividade muito baixa, basicamente não reagindo quimicamente com metais. É um excelente gás de proteção para soldagens. No entanto, o He é muito caro, e geralmente não é usado para produção em massa. O He é geralmente usado para pesquisa científica ou produtos de alto valor agregado.

Métodos de Injeção de Gás de Proteção

Atualmente, existem dois métodos principais para introduzir gases de proteção: um é o sopro lateral fora do eixo do gás de proteção... Gás protetor soprado lateralmente paralelo

Outro tipo é o gás protetor coaxial.

Gás de Proteção Coaxial

A escolha entre os dois métodos de sopro depende de uma combinação de fatores, mas geralmente recomenda-se o sopro lateral do gás de proteção.

Princípios para Escolher Métodos de Sopro de Gás de Proteção

Primeiro, é importante esclarecer que o termo 'oxidação da solda' é uma expressão coloquial. Teoricamente, refere-se a uma reação química entre a solda e componentes nocivos no ar, levando à deterioração da qualidade da solda. Exemplos comuns incluem a reação do metal da solda com oxigênio, nitrogênio e hidrogênio no ar em certas temperaturas.

Prevenir a oxidação da solda envolve reduzir ou evitar o contato entre esses componentes nocivos e o metal da solda em altas temperaturas. Essa alta temperatura refere-se não apenas ao metal do poço fundido, mas também a todo o período desde quando o metal da solda derrete até solidificar e sua temperatura cair abaixo de um certo nível.

Por exemplo, na soldagem de ligas de titânio, o hidrogênio é rapidamente absorvido acima de 300 ° C, oxigênio acima de 450 ° C, e nitrogênio acima de 600 ° C. Portanto, as soldas de ligas de titânio requerem proteção eficaz após a solidificação e durante o período em que a temperatura cai abaixo de 300 ° C; caso contrário, serão 'oxidizadas'.

Como a descrição acima esclarece, o gás de proteção soprado não precisa apenas proteger a poça de solda de forma oportuna, mas também a área recém-solidificada. Portanto, o método de sopro lateral fora do eixo mostrado na Figura 1 é geralmente usado porque oferece uma faixa de proteção mais ampla do que o método de proteção coaxial mostrado na Figura 2, especialmente proporcionando melhor proteção para a área de solda recém-solidificada.

Para aplicações de engenharia, o gás de proteção soprado lateral fora do eixo não é adequado para todos os produtos. Para certos produtos específicos, somente o gás de proteção coaxial pode ser usado. A escolha deve ser adaptada à estrutura do produto e ao tipo de junta.

Seleção Específica do Método de Sopro do Gás de Proteção

1) Soldas Retas

Como mostrado na Figura 3, a forma da solda do produto é reta. O tipo de junta pode ser uma junta de topo, junta sobreposta, junta de canto ou solda sobreposta. Para este tipo de produto, o método de sopro lateral fora do eixo mostrado em é preferido.

2) Soldas Planas de Forma Fechada

A forma da solda do produto é uma forma fechada, como um círculo plano, um polígono plano ou uma linha plana de múltiplos segmentos. O tipo de junta pode ser uma junta de topo, uma junta sobreposta ou uma junta de solda sobreposta. Para este tipo de produto, o gás de proteção coaxial é preferido.

Solda plana de forma fechada

A seleção do gás de proteção afeta diretamente a qualidade, eficiência e custo da produção de soldagem. No entanto, devido à diversidade dos materiais de soldagem, a seleção do gás de soldagem na soldagem real é bastante complexa. É necessário considerar de forma abrangente o material de soldagem, o método de soldagem, a posição de soldagem e o efeito de soldagem requerido. Somente através de testes de soldagem pode-se selecionar um gás de soldagem mais adequado para alcançar melhores resultados de soldagem.