氮的電離能適中,高于氬,低于氦。在激光作用下,電離度一般,能更好地減少等離子體云的形成,提高激光的有效利用率。氮能在一定溫度下與鋁合金和碳鋼反應(yīng)生成氮化物,這將改善焊縫的脆性,降低韌性,對焊縫的力學(xué)性能有很大的不利影響。因此,不建議使用氮氣保護鋁合金和碳鋼的焊縫。
① 氦不易電離(電離能高),使激光順利通過,光束能量可以不受阻礙地到達工件表面。這是激光焊接最有效的保護氣體,但價格更昂貴。
② 氬氣相對便宜且密度大,因此保護效果更好。然而,它很容易被高溫金屬等離子體電離,屏蔽了部分光束與工件的接觸,降低了焊接的有效激光功率,也損害了焊接速度和熔深。氬保護焊件表面比氦保護焊件表面光滑。
③ 氮氣作為保護氣體最便宜,但不適用于某些類型的不銹鋼焊接。這主要是由于冶金問題,如吸收,有時搭接區(qū)域會產(chǎn)生氣孔。
④ 保護聚焦透鏡免受金屬蒸汽污染和液滴濺射
保護氣體可以保護激光焊機的聚焦透鏡免受金屬蒸氣污染和液滴濺射。特別是在大功率焊接中,由于透鏡的噴射力非常大,因此更需要保護透鏡。
⑤ 保護氣體對消除大功率激光焊接產(chǎn)生的等離子體屏蔽非常有效
金屬蒸汽吸收激光束并電離成等離子體云,金屬蒸汽周圍的保護氣體也會因加熱而電離。如果等離子體太多,激光束會在一定程度上被等離子體消耗。等離子體作為第二能量存在于工作表面,使熔深變淺,熔池表面變寬。通過增加電子與離子和中性原子的碰撞來提高電子的復(fù)合率,從而降低等離子體中的電子密度。中性原子越輕,碰撞頻率越高,復(fù)合率越高;另一方面,只有具有高電離能的保護氣體不會由于氣體本身的電離而增加電子密度。
⑥保護氣體可使工件在焊接過程中免受氧化
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