سطح فشار باید بر اساس پارامترهایی مانند آن بهینه شودمواد جوشکاری ،قدرت لیزر ، سرعت جوش ، نوع نازل و فاصله. تأثیر آن به طور عمده در جنبه های زیر تجلی می یابد:
تأثیر بر اثر محافظت درز جوش
فشار هوای کم
محافظت ناکافی: جریان و فشار گاز برای اخراج مؤثر هوا در زیر نازل کافی نیست و در نتیجه باعث ایجاد هوا ، اکسیداسیون و نیترایدر فلز جوش می شود. سطح جوش به رنگ زرد تیره ، آبی یا حتی سیاه به نظر می رسد. در موارد شدید ، نقص هایی مانند منافذ و اجزاء سرباره رخ می دهد و سختی و استحکام جوش به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
شکست محافظ: قادر به سرکوب موثر ابر پلاسما ، پلاسما بیش از حد گسترش می یابد ، انرژی لیزر را جذب می کند و پراکنده می کند ، و در نتیجه کاهش عمق نفوذ جوش یا حتی عدم توانایی در ادامه روند جوشکاری (جوش نفوذ نمی کند).
فشار بیش از حد هوا
تشکیل تلاطم: جریان بیش از حد هوا از جریان لمینار به جریان آشفته تغییر می کند و از این طریق در هوای اطراف به منطقه حفاظت شده می کشید و اثر محافظتی گاز را مختل می کند و همچنین باعث اکسیداسیون جوش می شود.
تداخل در استخر مذاب: جریان هوا با سرعت بالا تأثیر شدیدی بر سطح استخر مذاب ایجاد می کند ، که ممکن است باعث ارتعاش و چلپ چلوپ استخر مذاب شود و در نتیجه تشکیل جوش نامنظم ، سطح خشن و حتی استخر یا نفوذ جوش (به خصوص در جوشکاری صفحه نازک) ایجاد شود.
2. تأثیر بر تشکیل جوش و عمق نفوذ
فشار متوسط: این می تواند به طور موثری پلاسما را سرکوب کند و اطمینان حاصل کند که انرژی لیزر به طور موثر وارد قطعه کار می شود و از این طریق به حداکثر و عمق نفوذ پایدار می رسد. در عین حال ، جریان هوای پایدار به ایجاد یک سطح جوش صاف ، مداوم و زیبایی شناسی کمک می کند.
فشار هوای کم: به دلیل اثر محافظ پلاسما ، انرژی لیزر مؤثر کاهش می یابد و عمق نفوذ کم عمق تر می شود.
فشار بیش از حد: اگرچه می تواند به طور مؤثر پلاسما را پراکنده کند ، اما ممکن است عمق نفوذ جوش را کمی افزایش دهد. با این حال ، تأثیر مهمتر این است که نیروی دمنده جریان هوا بر روی مایع مذاب ، هندسه جوش را تغییر می دهد و آن را گسترده تر می کند ، ارتفاع جوش را کاهش می دهد و حتی ایجاد نفوذ جوش "انگشت مانند" ، که منجر به خاصیت مکانیکی نمی شود.
3. تأثیر بر نقص جوشکاری
تخلخل: تخلخل یکی از رایج ترین نقص در جوشکاری لیزر است. فشار مناسب به تخلیه هموار بخار فلزی و حباب های کوچک تولید شده در طی فرآیند جوشکاری از استخر مذاب کمک می کند و از این طریق تشکیل تخلخل را کاهش می دهد.
فشار هوا خیلی کم است و توانایی قابل حمل گاز محافظ ضعیف است و تخلیه گازهای موجود در استخر مذاب دشوار است.
فشار بیش از حد باعث ایجاد تلاطم و اختلال در استخر مذاب می شود که در عوض ممکن است باعث شود گاز به داخل استخر مذاب کشیده شود یا روند طبیعی اگزوز را مختل کند و از این طریق تمایل به منافذ گاز افزایش یابد.
پراکنده: فشار بیش از حد یکی از دلایل اصلی پاتر است. جریان هوا با سرعت بالا استخر مذاب را تحت تأثیر قرار می دهد و ذرات فلزی مذاب را از استخر می وزد و آنها را روی سطح قطعه کار می کند. این نه تنها قطعه کار را آلوده می کند و ظاهر آن را تحت تأثیر قرار می دهد ، بلکه منجر به از بین رفتن مواد پایه درز جوش می شود و در نتیجه نقص هایی مانند زیربند و چاله ها و کاهش ناحیه تحمل مؤثر درز جوش ایجاد می شود.
iii نحوه انتخاب و بهینه سازی فشار هوا
نوع گاز: هلیوم (HE) دارای انرژی یونیزاسیون بالایی است و بهترین اثر سرکوب را برای پلاسما فراهم می کند. فشار مورد نیاز می تواند نسبتاً پایین باشد. آرگون (AR) سنگین تر است و محافظت خوبی را ارائه می دهد اما توانایی ضعیف تری در سرکوب پلاسما دارد. بعضی اوقات برای جبران فشار کمی بالاتر لازم است. نیتروژن (N₂) برای فولادهای خاص خاص مناسب است ، اما به طور کلی برای آلیاژهای آلومینیوم ، فولادهای آلیاژ بالا و غیره استفاده نمی شود.
طراحی نازل: قطر ، ارتفاع و زاویه نازل میدان جریان گاز و منطقه پوشش را تعیین می کند. نازل هایی با قطر بزرگتر معمولاً برای حفظ پرده گاز محافظ کافی نیاز به فشار و سرعت بالاتر دارند.
پارامترهای جوشکاری: قدرت لیزر بالا و سرعت جوشکاری بالا باعث ایجاد بخار فلزی و پلاسما بیشتر می شود و معمولاً برای کنترل موثر آن به فشار بیشتری نیاز است.
اشکال زدایی عملی: فشار بهینه معمولاً از طریق آزمایش های فرآیند (DOE) تعیین می شود. پس از رفع تمام پارامترهای دیگر ، با تغییر مقدار فشار ، شکل گیری ، رنگ درز جوش را رعایت کنید ، میزان تخلخل و خصوصیات مکانیکی آن را آزمایش کنید و از این طریق دامنه بهینه را پیدا کنید.
در نتیجه ، فشار گاز محافظ یک پارامتر مهم است که باید در فرآیند جوشکاری لیزر کنترل شود. فشار کافی منجر به محافظت ناکافی ، شکست محافظ پلاسما و عمق جوش کم عمق خواهد شد. فشار بیش از حد بالا باعث ایجاد تلاطم ، تداخل در استخر مذاب و افزایش پاتر خواهد شد. فقط با درک کامل مکانیسم عمل آن ، ترکیب مواد خاص ، تجهیزات و پارامترهای فرآیند و از طریق آزمایش های سیستماتیک برای یافتن دامنه فشار مناسب و پایدار ، می توان اثرات مثبت گاز محافظ را به حداکثر برساند ، و درزهای جوش لیزر با کیفیت بالا با شکل گیری زیبا ، عملکرد عالی و هیچ نقصی حاصل نمی شود. بنابراین ، کنترل دقیق اندازه فشار یک مهارت لازم برای دستیابی به تولید جوشکاری لیزر با کیفیت بالا است.