نقش گاز محافظ در جوشکاری لیزری
در فرآیند جوشکاری لیزری (Laser Welding)، انتخاب گاز محافظ یکی از عوامل کلیدی برای دستیابی به جوشی تمیز، مقاوم و بدون تخلخل است. گاز محافظ نه تنها از اکسید شدن فلز در تماس با هوای اطراف جلوگیری می‌کند، بلکه بر شکل حوضچه مذاب، نفوذ پرتو لیزر و ظاهر نهایی سطح جوش نیز تأثیر مستقیم دارد.
اگر در حین جوشکاری از گاز مناسب استفاده نشود، ممکن است سطح جوش دچار اکسیدشدگی، تغییر رنگ، تخلخل یا حتی ترک‌های سطحی شود. به همین دلیل، انتخاب آگاهانه نوع گاز برای هر فلز اهمیت زیادی دارد.
آرگون (Argon)
آرگون پرکاربردترین گاز در جوشکاری لیزری است. این گاز بی‌اثر بوده و به‌طور کامل از تماس فلز داغ با اکسیژن و نیتروژن جلوگیری می‌کند. در نتیجه، سطح جوش روشن، تمیز و بدون تغییر رنگ باقی می‌ماند.
به دلیل چگالی بالاتر از هوا، آرگون پوششی پایدار بر سطح قطعه ایجاد می‌کند و از اکسید شدن و نیترید شدن فلز جلوگیری می‌نماید. این ویژگی باعث شده تا در جوشکاری فولادهای زنگ‌نزن، فولادهای آلیاژی، آلومینیوم و تیتانیوم، استفاده از آرگون بسیار رایج باشد.
تنظیم میزان جریان آرگون اهمیت بالایی دارد، زیرا اگر فشار گاز بیش از حد باشد، می‌تواند موجب پاشش مذاب یا سرد شدن ناگهانی حوضچه جوش شود. در فشار مناسب، آرگون تعادل ایده‌آلی بین محافظت و پایداری فرآیند ایجاد می‌کند.
هلیوم (Helium)
هلیوم گازی سبک و بی‌اثر است که نسبت به آرگون رسانایی حرارتی بسیار بالاتری دارد. این ویژگی سبب می‌شود انرژی لیزر بهتر در عمق فلز نفوذ کند و حوضچه جوش گسترده‌تر و یکنواخت‌تری شکل بگیرد.
استفاده از هلیوم در جوشکاری لیزری فلزات ضخیم یا آلیاژهای خاص مانند آلومینیوم، مس و تیتانیوم بسیار مؤثر است. نفوذ بیشتر پرتوی لیزر باعث افزایش استحکام اتصال و در عین حال ایجاد سطحی براق و بدون دوده می‌شود.
با وجود این مزایا، هزینه بالای هلیوم باعث می‌شود که در بسیاری از کاربردها، از ترکیب آن با آرگون استفاده شود تا ضمن کاهش هزینه، کیفیت سطحی جوش نیز حفظ گردد.
نیتروژن (Nitrogen)
نیتروژن یکی از گزینه‌های اقتصادی‌تر در جوشکاری لیزری است و در بسیاری از موارد می‌تواند جایگزین مناسبی برای آرگون باشد. این گاز از اکسید شدن سطح جوش جلوگیری کرده و برای فولادهای زنگ‌نزن عملکرد بسیار خوبی دارد.
در برخی آلیاژهای فولادی، نیتروژن علاوه بر نقش محافظ، می‌تواند باعث افزایش سختی سطحی و درخشندگی جوش نیز بشود. با این حال، در فلزات واکنش‌پذیر مانند آلومینیوم و تیتانیوم، استفاده از نیتروژن توصیه نمی‌شود، زیرا ممکن است با فلز واکنش داده و ساختار جوش را شکننده کند.
ترکیب گازها و عوامل مؤثر دیگر
در بسیاری از کاربردهای صنعتی، ترکیب آرگون و هلیوم به عنوان یک گزینه متعادل مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ترکیب ضمن کاهش هزینه، نفوذ لیزر را بهبود داده و کنترل بهتری بر شکل و ظاهر جوش فراهم می‌کند.
علاوه بر نوع گاز، عواملی مانند زاویه دمش، فشار گاز و سرعت خروج آن نیز در کیفیت نهایی تأثیرگذارند. معمولاً دمش گاز با زاویه ۳۰ تا ۴۵ درجه نسبت به سطح جوش و فشار حدود نیم تا یک بار، بهترین شرایط برای محافظت مؤثر محسوب می‌شود.
جمع‌بندی
انتخاب صحیح گاز محافظ در جوشکاری لیزری نقش تعیین‌کننده‌ای در کیفیت نهایی دارد. گاز مناسب می‌تواند از اکسید شدن سطح جلوگیری کرده، نفوذ لیزر را افزایش دهد و در نهایت جوشی براق، تمیز و مقاوم ایجاد کند.
به طور خلاصه، آرگون برای جوش‌های عمومی و پایدار، هلیوم برای نفوذ بیشتر و فلزات ضخیم، و نیتروژن برای کاربردهای اقتصادی‌تر گزینه‌های اصلی هستند. در نهایت، ترکیب درست این گازها همراه با تنظیم دقیق فشار و زاویه دمش، کلید دستیابی به یک جوش لیزری با کیفیت صنعتی است.
جهت کسب اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.