激光焊接用什么氣體最好用

日期:2025-03-15 14:38:12

激光焊接用什么氣體最好用

激光焊接中使用的保護氣體對焊接質量、熔池穩定性和焊縫性能有重要影響。以下是常用氣體及其作用、適用材料的詳細介紹:

1. 氬氣(Ar)

  • 作用

    • 惰性保護:隔絕氧氣和氮氣,防止焊縫氧化(尤其對鈦、鋁等活性金屬)。

    • 穩定熔池:減少飛濺,改善焊縫表面光潔度。

    • 成本低:經濟實惠,應用廣泛。

  • 缺點

    • 密度大:易在熔池上方形成層流,可能影響深熔焊效果。

    • 導熱性差:對高功率焊接的熔深提升有限。

  • 適用材料

    • 不銹鋼(304、316等)、鈦合金(需高純度氬氣)、鋁合金(需配合高頻調制)、鎳基合金。

    • 應用場景:常規焊接、薄板焊接、對表面質量要求高的場合。

2. 氦氣(He)

  • 作用

    • 高導熱性:增強熔池流動性,提升焊接熔深(適合厚板或高功率焊接)。

    • 輕質氣體:易形成湍流,保護范圍更廣,減少氣孔。

    • 電離能高:減少等離子體對激光的屏蔽效應(尤其適用于光纖激光器)。

  • 缺點

    • 成本高:價格是氬氣的數倍,大流量使用成本顯著。

    • 低密度:需更高流量才能有效覆蓋熔池。

  • 適用材料

    • 銅及銅合金(高反射材料,需高能量密度)、鋁合金厚板鎂合金、高強鋼。

    • 應用場景:深熔焊、高反射材料焊接、航空航天等高要求領域。

3. 氮氣(N?)

  • 作用

    • 低成本替代:價格低于氬氣,適合某些鋼材。

    • 增強強度:在奧氏體不銹鋼中可穩定奧氏體相,但對耐蝕性有風險。

  • 缺點

    • 活性風險:高溫下可能與鈦、鋁等金屬反應生成氮化物,導致脆性。

    • 不適用于不銹鋼:可能引發晶間腐蝕(如304焊接后耐蝕性下降)。

  • 適用材料

    • 低碳鋼低合金鋼(對氧化不敏感的材料)。

    • 銅合金:部分銅合金焊接時可減少氣孔。

    • 注意:需避免用于不銹鋼、鈦、鋁等活性金屬。

4. 混合氣體

  • 常見組合

    • 適用于碳鋼,CO?可增加電弧穩定性(更多用于電弧復合焊)。

    • 氫氣還原氧化膜,改善鋁合金、不銹鋼的潤濕性。

    • 風險:過量氫氣可能導致氣孔或氫脆。

    • 平衡成本與性能,氦氣比例越高,熔深越大(如70%He + 30%Ar)。

    • 適用于鋁合金、高強鋼的深熔焊。

    • 氬氣 + 氦氣(Ar+He)

    • 氬氣 + 氫氣(Ar+H?)(少量氫氣,通常<5%):

    • 氬氣 + 二氧化碳(Ar+CO?)

5. 其他氣體

  • 二氧化碳(CO?)

    • 主要用于激光-電弧復合焊,單獨使用易導致飛濺和氧化。

  • 氧氣(O?)(極少數情況):

    • 用于碳鋼表面氧化層清理,但會顯著增加焊縫氧化風險。

材料與氣體匹配指南

材料類型推薦氣體注意事項

不銹鋼

純氬氣、氬氣+氦氣混合氣

避免氮氣以防耐蝕性下降

鋁合金

氦氣或氬氣+氦氣混合氣(高功率)

需高流量防止氣孔

鈦合金

高純度氬氣(99.999%)

嚴格隔絕氧氣,背面也需保護

銅及銅合金

氦氣(最佳)或氮氣

高反射材料需高功率+氦氣增強吸收

碳鋼/低合金鋼

氮氣、氬氣+二氧化碳混合氣

氮氣性價比高,二氧化碳用于復合焊

鎳基合金

氬氣或氬氣+氦氣混合氣

防止高溫氧化

關鍵參數優化

  • 流量:通常15-25 L/min,厚板或高功率需更高流量。

  • 噴嘴設計:同軸噴嘴(熔池直接保護)或側吹噴嘴(輔助吹掃)。

  • 純度要求:鈦、鋁等活性金屬需≥99.99%,鋼件可放寬至99.9%。

總結

  • 最佳氣體選擇取決于材料特性、焊接工藝(深熔焊/熱導焊)、成本預算:

    • 高端應用(航空航天):優先氦氣或Ar+He混合。

    • 常規不銹鋼/鋁合金:氬氣或低比例氦混合氣。

    • 低成本碳鋼:氮氣或Ar+CO?。

實際應用中需通過工藝試驗驗證氣體與參數的匹配性,以達到最佳焊縫質量和經濟效益。

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