氮的电离能适中,高于氩,低于氦。在激光作用下,电离度一般,能更好地减少等离子体云的形成,提高激光的有效利用率。氮能在一定温度下与铝合金和碳钢反应生成氮化物,这将改善焊缝的脆性,降低韧性,对焊缝的力学性能有很大的不利影响。因此,不建议使用氮气保护铝合金和碳钢的焊缝。
① 氦不易电离(电离能高),使激光顺利通过,光束能量可以不受阻碍地到达工件表面。这是激光焊接最有效的保护气体,但价格更昂贵。
② 氩气相对便宜且密度大,因此保护效果更好。然而,它很容易被高温金属等离子体电离,屏蔽了部分光束与工件的接触,降低了焊接的有效激光功率,也损害了焊接速度和熔深。氩保护焊件表面比氦保护焊件表面光滑。
③ 氮气作为保护气体最便宜,但不适用于某些类型的不锈钢焊接。这主要是由于冶金问题,如吸收,有时搭接区域会产生气孔。
④ 保护聚焦透镜免受金属蒸汽污染和液滴溅射
保护气体可以保护激光焊机的聚焦透镜免受金属蒸气污染和液滴溅射。特别是在大功率焊接中,由于透镜的喷射力非常大,因此更需要保护透镜。
⑤ 保护气体对消除大功率激光焊接产生的等离子体屏蔽非常有效
金属蒸汽吸收激光束并电离成等离子体云,金属蒸汽周围的保护气体也会因加热而电离。如果等离子体太多,激光束会在一定程度上被等离子体消耗。等离子体作为第二能量存在于工作表面,使熔深变浅,熔池表面变宽。通过增加电子与离子和中性原子的碰撞来提高电子的复合率,从而降低等离子体中的电子密度。中性原子越轻,碰撞频率越高,复合率越高;另一方面,只有具有高电离能的保护气体不会由于气体本身的电离而增加电子密度。
⑥保护气体可使工件在焊接过程中免受氧化
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