Zaštitni gasovi pri ručnom laserskom zavarivanju
Uloga gasova u ručnom laserskom zavarivanju je delimično ista kao kod klasičnih elektrolučnih postupaka (MIG/MAG/TIG) a delimično ima drugačiju ulogu.
Sprečavanje oksidacije:
Kao i kod elektrolučnog zavarivanja, i kod ručnog laserskog zavarivanja gas mora sprečiti ili maksimalno smanjiti oksidaciju rastopljenog metala. To podrazumeva sprečavanje sagorevanja određenih legirajućih elemenata kao i sprečavanje stvaranja oksidnih uključaka u varu, što sve zajedno može dovesti do značajnog smanjenja čvrstoće i žilavosti, lošije strukture, manje otpornosti na koroziju itd…
Sprečavanje ili smanjenje poroznosti:
U slučaju da u rastopljenom metalu zaostanu mehurići gasa, pojaviće se pore u varu.
Lasersko zavarivanje se odlikuje dubokom penetracijom, pa postoji izuzetno velika opasnost od poroznosti jer u dubini dolazi ponekad do bržeg očvršćavanja rastopljenog metala u odnosu na moguću sporiju degasifikaciju (tj izlazak mehura gasova iz rastopljenog metala), pa metal očvrsne i zarobi mehure koji nisu izašli.
Sklanjanje plazme i dimova:
Princip rada laserskog zavarivanja je da vrlo koncentrisan uzak zrak lasera “bode” u materijal i na tom mestu “uboda” dolazi do isparavanja metala, jer je na tom mestu temperatura veća od temperature ključanja tih metala. A oko zone “uboda” se stvara rastopljeni metal, jer je u toj zoni temperatura iznad tačke topljenja a ispod tačke ključanja i isparavanja.
Pomenuta mala količina metala isparava a takođe ponešto i sagoreva, pa imamo mikrokapljice isparenog metala i imamo dimove od sagorelog metala.
Obzirom na ogromne temperature ključalog metala i okolnog gasa u isparenju iznad metala, stvara se plazma gasa. A plazma gasa je jonizovani gas, u kome se stvara Voltin luk, ili više električnih lukova. Zato se iznad mesta zavarivanja laserom stvara “plamen” tj električni luk sa varnicama i čuje karakterističan zvuk električnog luka.
Sve zajedno, i plazma gasa (električni luk) i dimovi su nepoželjni kod laserskog zavarivanja jer pre svega predstavljaju optičku prepreku laseru, smanjujući njegovu snagu topljenja i zavarivanja.
A sa druge strane, pomenute vrele čestice u dimovima, i raspršene i vrele čestice u isparenjima, mogu dospeti do optike, tj zaštitnog i fokusnog stakla. Što se nažalost vrlo često dešava, pa su i zaštitna i fokusna stakla potrošni delovi. Čim dopru na zaštitno staklo, te vrele čestice se lepe na staklo i oštećuju ga, i na tom mestu tokom vremena slabi otpornost stakla na laserski zrak i staklo počinje prvo da loše propušta zrake, zavarivanje postaje loše, do toga da nema penetracije u metal a pištolj se maksimalno greje. Ponekad toliko da senzor temperature u pištolju isključi uređaj.
Zato protok gasa (ili pritisak) mora biti toliko da što bolje oduva i plazmu i dimove, da bi omogućio čistiji prostor za prodor laserskog zraka, i da bi spečio što je bolje i duže moguće prodor vrelih čestica u pištolj do zaštitnih i fokusnih stakala.
Argon i Azot
Najčešće korišćeni gasovi su argon i azot.
Azot se uglavnom koristi za zavarivanje nelegiranih čelika i nerđajućih čelika.
Argon se uglavnom koristi za zavarivanje pojedinih legiranih čelika, aluminijuma i bakra – iako se može koristiti i za zavarivanje nelegiranih i nerđajućih čelika uz eventualne male probleme (veća cena gasa, veća poroznost…).
NAPOMENA: Nerđajući čelici se mogu izvariti u zaštiti Ar+5%H2 (argon + 5% vodonik) i time izbeći oksidaciono obojenje posle zavarivanja (a time i korišćenje paste ili gela za čišćenje)…
Iako Helijum ima velike prednosti u laserskom zavarivanju, zbog svoje ogromne cene ne koristi se u “običnim” radionicama, već uglavnom u laboratorijama, namenskoj industriji i za proizvodnju vrlo skupih uređaja.
Preporuka za protok argona je 15-25 l/min. Što je korišćena snaga lasera manja, to se koristi 15 l/min, a što je korišćena snaga lasera veća, ide se na protoke do 25 l/min.
Kod azota imamo jedan specifičan problem. Instrument koji meri izlaz kod reducir ventila za azot su iskazani u barima a ne u litrima u minuti.
Zanimljivost: Poznato vam je da u Srbiji postoji već nekolicina tzv Jutjubera-influensera kako sami sebe nazivaju, inače katastrofalno niskog znanja o zavarivanju, pa pokušavaju da nekome nešto objasne (uglavnom onima koji bukvalno ništa ne znaju o zavarivanju).
Pa se tako jedan od njih dohvatio i zavarivanja laserom i lepo čučnuo ispred reducir ventila za azot, dobro pogledao skalu i objasnio da treba podesiti na “DVA KILOGRAMA U MINUTI”. Na opštu šprdnju tada onih koji imaju osnovno tehničko znanje o mernim jedinicama.
Prosto, jedinica za pritisak je bar (…ili Paskal / Megapaskal, N/mm2 ili neka slična jedinica za pritisak…).
Na reducir ventilu, na manometru u koga se Jutjuber-influenser bio zagledao, jasno stoji skala iskazana u bar-ima, ali svejedno za nekoga ko blage veze nema sa strukom zavarivanja to su “kilogrami u minuti” a ne bar-i.
Pogledajte ovaj reducir ventil i uočite skalu u barima (desni manometar – izlazni):
Kada odete da kupite negde reducir ventil za azot, dobićete verovatno odgovor u obliku kontra-pitanja – da li želite reducir ventil sa izlaznim manometrom do 10 bara (kao ovaj sa slike) ili do 40 bara.
Trebate kupiti ovaj do 10 bara (koji je i mnogo jeftiniji od onog od 40 bara).
Jer izlazni pritisci azota kod laserskog zavarivanja su 2-3 bara.
Zašto ne koristiti mešavinu 82%Ar+18%CO2
Zanimljivost: Isti onaj Jutjuber-influenser koji je svojim gledaocima objasnio da je jedinica za pritisak „kilogrami u minuti“, u jednom drugom video klipu o laserskom zavarivanju im je objasnio da koristi mešavinu C18 (82%Ar+18%CO2) za lasersko zavarivanje. Vi nemojte!
U pitanju je standardni gas u MIG/MAG zavarivanju, ali se nikako ne bi mogao preporučiti za zavarivanje laserom.
Korišćenje mešavine Argon 82% i CO2 18% (standardni MAG gas/feromiks) za ručno lasersko zavarivanje je štetno, pre svega za optiku u pištolju (zaštitna i fokusna stakla), a zatim i za kvalitet samog vara.
Evo šta se sve dešava kada se reaktivni gas poput CO2 koristi u laserskom procesu:
Ubrzano uništavanje zaštitnih i fokusnih stakala usled prštanja:
Prisustvo 18% CO2 stvara reaktivnu atmosferu koja izaziva mikro-eksplozije u rastopljenom metalu, što dovodi do nepotrebno velike količine rasprsnutih čestica.
Kod ručnih lasera, te vrele čestice lete nazad u pištolj i brzo će zaprljati i pregoreti zaštitno staklo a kasnije i eventualno oštećenja prelaze na fokusna i kolimatorska sočiva, što zahteva veoma skupe popravke.
Nepoželjna plazma:
Reaktivnost CO2 može stvoriti nepotrebno veliku i gustu plazmu iznad rastopljenog metala sa većim sadržajem dimova, što smeta laserskom zraku, tj zbog te optičke prepreke gubi snagu a to utiče na manju dubinu i lošiji profil penetracije.
Greške u varu – poroznost:
Reaktivna priroda CO2 može dovesti do neprihvatljive poroznosti u varu.
Ako želite da za svoju radionicu nabavite uređaj za ručno lasersko zavarivanje, stojimo vam na raspolaganju.
Možemo ponuditi trenutno najbolje na svetu uređaje za ručno lasersko zavarivanje STRION LASER.
Povezane teme: izbor gasa ide zajedno sa izborom žice za lasersko zavarivanje i utiče na penetraciju vara. Ostala česta pitanja iz prakse su na strani pitanja i odgovori.