Meðan á leysisuðuferlinu stendur, einangra hlífðarlofttegundir bráðnu laugina frá mengun af óhreinindum eins og súrefni og köfnunarefni í loftinu heldur hafa þær einnig áhrif á myndunargæði, kælihraða og málmvinnsluviðbrögð suðusaumsins. Vegna mismunandi eðlis- og efnafræðilegra eiginleika ýmissa hlífðarlofttegunda gegna þær einstökum hlutverkum við suðu á mismunandi efnum. Eftirfarandi er greining á algengum hlífðarlofttegundum sem notaðar eru í leysisuðuvélum og kjarnastarfsemi þeirra.
1. Argon: Stöðug vernd alhliða hlífðargass
Gas einkenni
Argon (Ar) er litlaus og lyktarlaust óvirkt gas með tiltölulega lága jónunarorku og þéttleika sem er meiri en lofts. Það myndar auðveldlega stöðugt hlífðarlag við suðu.
Kjarnaaðgerðir
Einangra loft og koma í veg fyrir oxun: Argon getur á áhrifaríkan hátt einangrað bráðnu laugina frá súrefni og vatnsgufu í andrúmsloftinu og komið í veg fyrir að málmar bregðist við súrefni við háan hita til að mynda oxíð (eins og áloxíð og koparoxíð). Það er sérstaklega hentugur til að suða virka málma eins og ál, magnesíum og kopar.
Stöðva bogann og bæta mótun: Lítil jónunarorka þess gerir argon auðveldara að jóna undir áhrifum leysis, myndar stöðugt plasmaský, dregur úr skvettum, fínpússar bráðnu laugina og bætir sléttleika suðusaumsyfirborðsins.
Stilltu kælihraða: Argon hefur tiltölulega lága hitaleiðni, sem getur hægt á kælihraða bráðnu laugarinnar, stuðlað að einsleitri kristöllun suðumálmsins og dregið úr hættu á sprungum.
Dæmigert forrit
Suða á hurðum og gluggum úr áli, pökkun á rafeindahlutum úr kopar, vinnsla á bifreiðahlutum úr magnesíumblendi o.fl.
2. Köfnunarefni: Val gegn-oxun fyrir ryðfríu stálsuðu
Gas einkenni
Köfnunarefni (N2) er algengasta gasið í loftinu, með tiltölulega stöðuga efnafræðilega eiginleika og lágan kostnað. Hins vegar getur það brugðist við sumum málmum við háan hita.
Kjarnaaðgerðir
Hindra oxun og betrumbæta korn: Við suðu á ryðfríu stáli getur köfnunarefni hindrað samsetningu króms og súrefnis til að mynda Cr2O3, komið í veg fyrir myndun svartoxíðfilmu á suðuyfirborðinu og betrumbætt kornin með styrkingu á föstu lausnum, sem bætir tæringarþol suðusaumsins.
Stjórna vökva í bráðnu lauginni: Þéttleiki og hitaleiðni köfnunarefnis er á milli argon og helíums, sem getur stillt í meðallagi flæðisástand bráðnu laugarinnar og komið í veg fyrir lélega myndun af völdum óhóflegs flæðis bræddu laugarinnar.
Efnahagslegur kostur: Í samanburði við argon og helíum er köfnunarefni ódýrara, sem gerir það hentugt fyrir aðstæður þar sem mikil yfirborðsgæði suðusaumsins er krafist en mikil vernd er ekki nauðsynleg (svo sem suðu á venjulegum ryðfríu stáli burðarhlutum).
Varúðarráðstafanir
Köfnunarefni er ekki hentugur fyrir málma eins og títan og ál sem mynda auðveldlega hörð og brothætt nítríð. Annars mun það auka stökkleika suðusaumsins.
Dæmigert forrit
Suða á ryðfríu stáli eldhúsáhöldum, framleiðsla þrýstihylkja, tenging á stálbyggingarbrúum o.fl.
3. Helium: Há-orkuaðstoðarmaður fyrir skilvirka suðu
Gas einkenni
Helíum (He) er óvirkt gas með minnsta þéttleika og hæsta hitaleiðni. Það hefur mikla jónunarorku og hvarfast varla við neina málma við háan hita.
Kjarnaaðgerðir
Dreifðu plasmaskýinu á skilvirkan hátt: Há jónunarorka þess gerir plasmaskýið sem er framleitt af helíum undir virkni leysiþynnri, sem dregur úr dempun leysiorku. Það er hentugur fyrir djúpsuðu (eins og þykkar plötusuðu) og háhraða suðusviðsmyndir.
Flýttu fyrir hitaleiðni og stjórnaðu skarpskyggni: Mikil hitaleiðni hennar getur fljótt fjarlægt hitann úr bráðnu lauginni, forðast staðbundna ofhitnun og stjórnað nákvæmlega gegnumdýpt suðusaumsins, sérstaklega hentugur til að suða þunnt -veggað efni (eins og þynnur og nákvæmar rafeindaíhlutir).
Ofur-hrein vernd og aðlögunarhæfni að erfiðu umhverfi: Helíum hefur afar sterka efnafræðilega tregðu, sem getur veitt -lausu suðuumhverfi fyrir mjög virka málma eins og títan og sirkon, sem tryggir áreiðanleika suðusaumsins við erfiðar aðstæður eins og háan hita og háan þrýsting.
Ókostir
Helíum er dýrt og hefur lítinn eðlismassa. Það krefst mikils-flæðishreinsunar til að mynda áhrifaríkt hlífðarlag. Það er venjulega notað í blöndu með öðrum lofttegundum til að halda jafnvægi á frammistöðu og kostnaði.
Dæmigert forrit
Suða á íhlutum úr títanblendi í geimferðum, pökkun á örraeindaflögum, suðu á sirkonblendirörum í kjarnorkuiðnaði o.fl.
4. Gasblöndur: Samverkandi áhrif sérsniðinnar verndar
Til að mæta mismunandi suðukröfum eru gasblöndur úr tveimur eða fleiri lofttegundum oft notaðar við raunverulega framleiðslu. Þeir ná bestu verndaráhrifum með viðbótarkostum. Algengar gasblöndur og hlutverk þeirra eru sem hér segir:
1. Argon-Helíumblanda (Ar+He)
Virka: Með því að sameina stöðuga ljósbogaeiginleika argon með mikilli hitaleiðni helíums getur það ekki aðeins dregið úr hlífðaráhrifum plasma á leysirinn heldur einnig bætt vökva í bráðnu lauginni. Það er hentugur fyrir þykka plötusuðu á málmum með -endurkasti eins og kopar og áli.
Dæmigert hlutföll: 70% Ar + 30% He (jafnvægi kostnaðar og frammistöðu) eða 50% Ar + 50% He (styrkir eftirlit með skarpskyggni).
2. Argon-köfnunarefnisblanda (Ar+N2)
Virka: Við suðu á ryðfríu stáli getur lítið magn af köfnunarefni (5%-15%) hindrað oxun og aukið hörku suðusaumsins. Á sama tíma getur stöðug vernd argon komið í veg fyrir skvettuvandamál af völdum hreins köfnunarefnis.
Athugið: Hlutfall köfnunarefnis þarf að vera strangt stjórnað til að koma í veg fyrir of mikla myndun nítríða.
3. Argon-koltvíoxíðblanda (Ar+CO2)
Virka: Viðbót á CO2 getur aukið hitainntak ljósbogans, stuðlað að dropaflutningi, bætt vætanleika bráðnu laugarinnar við suðu á kolefnisstáli og dregið úr skorti á-bræðslugöllum. Það er almennt notað í leysi-MIG blendingssuðuferlum.
5. Hvernig á að velja viðeigandi hlífðargas?
Eiginleikar efnis: Veldu óvirkar lofttegundir (argon, helíum) eða hlutlausar lofttegundir (köfnunarefni) í samræmi við eiginleika grunnmálmsins (svo sem virkni, bræðslumark og hitaleiðni) til að forðast skaðleg málmvinnsluhvörf (eins og nítrun og oxun).
Suðuferli: Fyrir djúpsuðu, gefðu helíum eða gasblöndur með hátt hlutfall af helíum í forgang (til að draga úr plasmavörn). Fyrir þunnt plötu háhraða suðu er hægt að nota argon eða gasblöndur með lágu hlutfalli af helíum (til að stjórna kælingu bráðnu laugarinnar).
Kostnaðar-hagkvæmni: Fyrir venjulegt kolefnisstál og ryðfrítt stálsuðu er hægt að velja köfnunarefnis- eða argon-köfnunarefnisblöndur; fyrir háa-málma eins og ál og títan eru hreint argon eða argon-helíumblöndur ákjósanlegar.
Aðlögunarhæfni búnaðar: Íhugaðu nákvæmni gasflæðisstýringar suðuvélarinnar og stúthönnunar (svo sem hvort þörf er á háu-flæðishreinsun á helíum) til að tryggja að hlífðargasið hylji bráðnu laugina jafnt.
Niðurstaða
Hlífðarlofttegundir eru „ósýnilegir verndarar“ leysisuðuferlisins. Val þeirra hefur bein áhrif á gæði suðusaumsins, framleiðsluhagkvæmni og kostnað. Allt frá nýtingu á eiginleikum stakra lofttegunda til samlegðaráhrifa gasblandna, ætti að taka yfirgripsmikið íhugun ásamt efniseiginleikum, suðubreytum og raunverulegum vinnuskilyrðum. Með þróun leysisuðutækni í átt að mikilli nákvæmni og sjálfvirkni mun fáguð beiting hlífðarlofttegunda verða lykilatriði til að auka áreiðanleika suðu.
--Rayther Laser Jack Sun--