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一、激光焊接時(shí)為什么需要保護(hù)氣體：

1、可保護(hù)聚焦透鏡免受金屬蒸氣污染和液體熔滴的濺射，保護(hù)氣體可以保護(hù)激光焊接機(jī)聚焦透鏡免受金屬蒸氣污染和液體熔滴的濺射，特別在高功率焊接時(shí)，由于其噴出物變得非常有力，此時(shí)保護(hù)透鏡則更為必要。

2、保護(hù)氣體對(duì)驅(qū)散高功率激光焊接產(chǎn)生的等離子屏蔽很顯效，金屬蒸氣吸收激光束電離成等離子云，金屬蒸氣周?chē)谋Ｗo(hù)氣體也會(huì)因受熱而電離。如果等離子體存在過(guò)多，激光束在某種程度上被等離子體消耗。等離子體作為第二種能量存在于工作表面，使得熔深變淺、焊接熔池表面變寬。通過(guò)增加電子與離子和中性原子三體碰撞來(lái)增加電子的復(fù)合速率，以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)合速率越高；另一方面，只有電離能高的保護(hù)氣體，才不致因氣體本身的電離而增加電子密度。

3、保護(hù)氣體可使工件在焊接過(guò)程中免受氧化，激光焊接機(jī)必須使用一種氣體進(jìn)行保護(hù)，而且程序要設(shè)定成先出保護(hù)氣體再出激光的方式，防止在連續(xù)加工時(shí)，脈沖激光出現(xiàn)氧化的現(xiàn)象。

二、保護(hù)氣體的作用

在激光焊接中，保護(hù)氣體會(huì)影響焊縫成型、焊縫質(zhì)量、焊縫熔深及熔寬，極大多數(shù)情況下，吹入保護(hù)氣體會(huì)對(duì)焊縫產(chǎn)生積極的影響作用，但是也可能會(huì)帶來(lái)不利的作用。

 積極作用

1、正確的吹入保護(hù)氣體會(huì)有效保護(hù)焊縫熔池減少甚至避免被氧化；

2、正確的吹入保護(hù)氣體可以有效減小焊接過(guò)程中產(chǎn)生的飛濺；

3、正確的吹入保護(hù)氣體可以促使焊縫熔池凝固時(shí)均勻鋪展，使得焊縫成型均勻美觀；

4、正確的吹入保護(hù)氣體可以有效減小金屬蒸汽羽或者等離子云對(duì)激光的屏蔽作用，增大激光的有效利用率；

5、正確的吹入保護(hù)氣體可以有效減少焊縫氣孔。

6、只要?dú)怏w種類(lèi)、氣體流量、吹入方式選擇正確，完全可以獲得理想的效果。但是，不正確的保護(hù)氣體使用方式也會(huì)給焊接帶來(lái)不利的影響。

不利影響

1、不正確的吹入保護(hù)氣體可能會(huì)導(dǎo)致焊縫變差；

2、選擇錯(cuò)誤的氣體種類(lèi)可能會(huì)導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生裂紋，也可能會(huì)導(dǎo)致焊縫力學(xué)性能降低；

3、選擇錯(cuò)誤的氣體吹入流量可能會(huì)導(dǎo)致焊縫氧化更嚴(yán)重（無(wú)論是流量過(guò)大還是過(guò)?。部赡軐?dǎo)致焊縫熔池金屬被外力干擾嚴(yán)重造成焊縫塌陷或者成型不均勻；

4、選擇錯(cuò)誤的氣體吹入方式會(huì)導(dǎo)致焊縫達(dá)不到保護(hù)效果甚至基本無(wú)保護(hù)效果或者對(duì)焊縫成型產(chǎn)生消極影響；

5、吹入保護(hù)氣體會(huì)對(duì)焊縫熔深產(chǎn)生一定影響，尤其的是薄板焊接時(shí)，會(huì)減小焊縫熔深。

三、保護(hù)氣體的種類(lèi)

常用的激光焊接保護(hù)氣體主要有N2（氮?dú)猓?/span>、Ar（氬氣）、He（氦氣），其物化性質(zhì)各有差異，也因此對(duì)焊縫的作用效果也各不相同。

 1、N₂的電離能適中，比Ar的高，比He的低，在激光作用下電離程度一般，可以較好的減小等離子體云的形成，從而增大激光的有效利用率。氮在一定溫度下可以與鋁合金、碳鋼發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氮化物，會(huì)提高焊縫脆性，韌性降低，對(duì)焊縫接頭的力學(xué)性能會(huì)產(chǎn)生較大的不利影響，所以不建議使用氮?dú)鈱?duì)鋁合金和碳鋼焊縫進(jìn)行保護(hù)。而氮與不銹鋼發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氮化物可以提高焊縫接頭的強(qiáng)度，會(huì)有利于焊縫的力學(xué)性能提高，所以在焊接不銹鋼時(shí)可以使用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體。

2、Ar的電離能相對(duì)**，在激光作用下電離程度較高，不利于控制等離子體云的形成，會(huì)對(duì)激光的有效利用率產(chǎn)生一定的影響，但是Ar活性非常低，很難與常見(jiàn)金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且Ar成本不高，除此之外，Ar的密度較大，有利于下沉至焊縫熔池上方，可以更好的保護(hù)焊縫熔池，因此可以作為常規(guī)保護(hù)氣體使用。

3、He的電離能**，在激光作用下電離程度很低，可以很好的控制等離子體云的形成，激光可以很好的作用于金屬，而且He活性非常低，基本不與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，是很好的焊縫保護(hù)氣體，但是He的成本太高，一般大批量生產(chǎn)型產(chǎn)品不會(huì)使用該氣體，He一般用于科學(xué)研究或者附加值非常高的產(chǎn)品。

四.保護(hù)氣體的吹入方式、選擇原則以及舉例說(shuō)明

1、保護(hù)氣體的吹入方式目前主要有兩種：一種是旁軸側(cè)吹保護(hù)氣體，如圖1所示；另一種是同軸保護(hù)氣體，如圖2所示。

2、吹入方式選擇原則首先需要明確的是，所謂的焊縫被“氧化”僅是一種俗稱(chēng)，理論上是指焊縫與空氣中有害成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致焊縫質(zhì)量變差，常見(jiàn)是焊縫金屬在一定溫度下與空氣中的氧、氮、氫等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。防止焊縫被“氧化”就是減少或者避免這類(lèi)有害成分與高溫狀態(tài)下的焊縫金屬接觸，這種高溫狀態(tài)不僅僅是熔化的熔池金屬，而是從焊縫金屬被熔化時(shí)一直到熔池金屬凝固并且其溫度降低至一定溫度以下整個(gè)時(shí)間段過(guò)程。

3、舉例：比如說(shuō)鈦合金焊接，當(dāng)溫度在300℃以上時(shí)能快速吸氫，450℃以上時(shí)能快速吸氧，600℃以上時(shí)能快速吸氮，所以鈦合金焊縫在凝固后并且溫度降低至300℃以下這個(gè)階段內(nèi)均需受到有效的保護(hù)效果，否則就會(huì)被“氧化”。

4、從上述描述不難明白，吹入的保護(hù)氣體不僅僅需要適時(shí)對(duì)焊縫熔池進(jìn)行保護(hù)，還需要對(duì)已經(jīng)焊接過(guò)的剛剛凝固的區(qū)域進(jìn)行保護(hù)，所以一般均采用圖1所示的旁軸側(cè)吹保護(hù)氣體，因?yàn)檫@種方式的保護(hù)方式相對(duì)于圖2中的同軸保護(hù)方式的保護(hù)范圍更廣泛，尤其是對(duì)焊縫剛剛凝固的區(qū)域有較好的保護(hù)。

5、旁軸側(cè)吹對(duì)于工程應(yīng)用來(lái)說(shuō)，不是所有的產(chǎn)品都能夠采用旁軸側(cè)吹保護(hù)氣體的方式，對(duì)于某些具體的產(chǎn)品，只能采用同軸保護(hù)氣體，具體需要從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及接頭形式進(jìn)行有針對(duì)性的選擇。

五、保護(hù)氣體的選擇及成本

1、空氣成分按體積分?jǐn)?shù)計(jì)算是：氮?dú)?/span>(N2)約占78.1%，氧氣(O2)約占20.9%，稀有氣體約占0.939%(氦He、氖Ne、氬Ar、氪Kr、氙Xe、氡Rn),二氧化碳(CO2)約占0.031%，還有其他氣體和雜質(zhì)約占0.03%，如臭氧(O3)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、水蒸氣（H2O）等。

2、空氣中含N2（氮?dú)猓?/span>成份**，并且通過(guò)技術(shù)方法提高含氮純度也是最有效的解決方案。

六、制氮流程

1、潔凈的壓縮空氣從制氮機(jī)入口進(jìn)入制氮機(jī)，由進(jìn)氣閥導(dǎo)入左側(cè)或者右側(cè)一排吸附系統(tǒng)。

2、通過(guò)進(jìn)氣閥，壓縮空氣進(jìn)入一側(cè)分氣缸蓋中。

3、壓縮空氣穿過(guò)碳分子篩時(shí)，氧氣和其他微量氣體優(yōu)先被吸附，氮?dú)鈩t直接通過(guò)。

4、氮?dú)怆S后通過(guò)吸附筒內(nèi)部的集成過(guò)濾層進(jìn)入出口分氣缸蓋，然后從排氣閥排出。

5、氮?dú)獬掷m(xù)進(jìn)入緩沖罐和緩沖罐過(guò)濾器，然后返回制氨機(jī)進(jìn)行純度檢測(cè)，流量和純度調(diào)節(jié)。

七、制氮所需設(shè)備

1、空壓機(jī)；2、濕儲(chǔ)氣罐；3、預(yù)過(guò)濾（氣水分離器）；4、預(yù)過(guò)濾（1微米&0.01微米）；5、吸附式干燥器；6、除塵過(guò)濾器（1微米）；7、緩沖罐；8、閥門(mén)；9、制氮機(jī)；10、除塵過(guò)濾器（1微米）；11、氮?dú)獬隹?/span>

八、案例圖示