保護氣體(ti) 的作用

在激光焊接中，保護氣體(ti) 會(hui) 影響焊縫成型、焊縫質量、焊縫熔深及熔寬，極大多數情況下，吹入保護氣體(ti) 會(hui) 對焊縫產(chan) 生積極的影響作用，但是也可能會(hui) 帶來不利的作用。

積極作用

1）正確的吹入保護氣體(ti) 會(hui) 有效保護焊縫熔池減少甚至避免被氧化；

2）正確的吹入保護氣體(ti) 可以有效減小焊接過程中產(chan) 生的飛濺；

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

4）正確的吹入保護氣體(ti) 可以有效減小金屬蒸汽羽或者等離子雲(yun) 對激光的屏蔽作用，增大激光的有效利用率；

5）正確的吹入保護氣體(ti) 可以有效減少焊縫氣孔。

隻要氣體(ti) 種類、氣體(ti) 流量、吹入方式選擇正確，完全可以獲得理想的效果。但是，不正確的保護氣體(ti) 使用方式也會(hui) 給焊接帶來不利的影響。

不利影響

1）不正確的吹入保護氣體(ti) 可能會(hui) 導致焊縫變差：

2）選擇錯誤的氣體(ti) 種類可能會(hui) 導致焊縫產(chan) 生裂紋，也可能會(hui) 導致焊縫力學性能降低；

3）選擇錯誤的氣體(ti) 吹入流量可能會(hui) 導致焊縫氧化更嚴(yan) 重（無論是流量過大還是過小），也可能導致焊縫熔池金屬被外力幹擾嚴(yan) 重造成焊縫塌陷或者成型不均勻；

4）選擇錯誤的氣體(ti) 吹入方式會(hui) 導致焊縫達不到保護效果甚至基本無保護效果或者對焊縫成型產(chan) 生消極影響；

5）吹入保護氣體(ti) 會(hui) 對焊縫熔深產(chan) 生一定影響，尤其的是薄板焊接時，會(hui) 減小焊縫熔深。

保護氣體(ti) 的種類

常用的激光焊接保護氣體(ti) 主要有N2、Ar、He，其物化性質各有差異，也因此對焊縫的作用效果也各不相同。

1. 氮氣N2

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(ti) 雲(yun) 的形成，從(cong) 而增大激光的有效利用率。氮在一定溫度下可以與(yu) 鋁合金、碳鋼發生化學反應，產(chan) 生氮化物，會(hui) 提高焊縫脆性，韌性降低，對焊縫接頭的力學性能會(hui) 產(chan) 生較大的不利影響，所以不建議使用氮氣對鋁合金和碳鋼焊縫進行保護。

而氮與(yu) 不鏽鋼發生化學反應產(chan) 生的氮化物可以提高焊縫接頭的強度，會(hui) 有利於(yu) 焊縫的力學性能提高，所以在焊接不鏽鋼時可以使用氮氣作為(wei) 保護氣體(ti) 。

2. 氬氣Ar

Ar的電離能相對最低，在激光作用下電離程度較高，不利於(yu) 控製等離子體(ti) 雲(yun) 的形成，會(hui) 對激光的有效利用率產(chan) 生一定的影響，但是Ar活性非常低，很難與(yu) 常見金屬發生化學反應，而且Ar成本不高，除此之外，Ar的密度較大，有利於(yu) 下沉至焊縫熔池上方，可以更好的保護焊縫熔池，因此可以作為(wei) 常規保護氣體(ti) 使用。

3. 氦氣He

He的電離能最高，在激光作用下電離程度很低，可以很好的控製等離子體(ti) 雲(yun) 的形成，激光可以很好的作用於(yu) 金屬，而且He活性非常低，基本不與(yu) 金屬發生化學反應，是很好的焊縫保護氣體(ti) ，但是He的成本太高，一般大批量生產(chan) 型產(chan) 品不會(hui) 使用該氣體(ti) ，He一般用於(yu) 科學研究或者附加值非常高的產(chan) 品。

保護氣體(ti) 的吹入方式

保護氣體(ti) 的吹入方式目前主要有兩(liang) 種：一種是旁軸側(ce) 吹保護氣體(ti) ，如圖1所示；另一種是同軸保護氣體(ti) ，如圖2所示。

圖1 旁軸側(ce) 吹保護氣體(ti)

圖2 同軸保護氣體(ti)

兩(liang) 種吹入方式具體(ti) 該怎麽(me) 選擇是多方麵綜合考慮的，一般情況下建議采用側(ce) 吹保護氣體(ti) 的方式。

保護氣體(ti) 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(jin) 是一種俗稱，理論上是指焊縫與(yu) 空氣中有害成分發生化學反應導致焊縫質量變差，常見是焊縫金屬在一定溫度下與(yu) 空氣中的氧、氮、氫等發生化學反應。

防止焊縫被“氧化”就是減少或者避免這類有害成分與(yu) 高溫狀態下的焊縫金屬接觸，這種高溫狀態不僅(jin) 僅(jin) 是熔化的熔池金屬，而是從(cong) 焊縫金屬被熔化時一直到熔池金屬凝固並且其溫度降低至一定溫度以下整個(ge) 時間段過程。

比如說鈦合金焊接，當溫度在300℃以上時能快速吸氫，450℃以上時能快速吸氧，600℃以上時能快速吸氮，所以鈦合金焊縫在凝固後並且溫度降低至300℃以下這個(ge) 階段內(nei) 均需受到有效的保護效果，否則就會(hui) 被“氧化”。

從(cong) 上述描述不難明白，吹入的保護氣體(ti) 不僅(jin) 僅(jin) 需要適時對焊縫熔池進行保護，還需要對已經焊接過的剛剛凝固的區域進行保護，所以一般均采用圖1所示的旁軸側(ce) 吹保護氣體(ti) ，因為(wei) 這種方式的保護方式相對於(yu) 圖2中的同軸保護方式的保護範圍更廣泛，尤其是對焊縫剛剛凝固的區域有較好的保護。

旁軸側(ce) 吹對於(yu) 工程應用來說，不是所有的產(chan) 品都能夠采用旁軸側(ce) 吹保護氣體(ti) 的方式，對於(yu) 某些具體(ti) 的產(chan) 品，隻能采用同軸保護氣體(ti) ，具體(ti) 需要從(cong) 產(chan) 品結構以及接頭形式進行有針對性的選擇。

具體(ti) 保護氣體(ti) 吹入方式的選擇

1. 直線焊縫

如圖3所示，產(chan) 品的焊縫形狀為(wei) 直線狀，接頭形式為(wei) 對接接頭、搭接接頭、陰角角縫接頭或者疊焊接頭均可，此類型的產(chan) 品均是采用圖1所示的旁軸側(ce) 吹保護氣體(ti) 方式為(wei) 佳。

圖3 直線狀焊縫

2. 平麵封閉圖形焊縫

如圖4所示，產(chan) 品的焊縫形狀為(wei) 平麵圓周狀、平麵多邊形狀、平麵多段線狀等封閉型圖形，接頭形式為(wei) 對接接頭、搭接接頭、疊焊接頭等均可，此類型產(chan) 品均是采用圖2所示的同軸保護氣體(ti) 方式為(wei) 佳。

圖4 平麵封閉圖形狀焊縫

保護氣體(ti) 的選用直接影響到焊接生產(chan) 的質量、效率及成本，但由於(yu) 焊接材質的多樣性，在實際焊接過程中，焊接氣體(ti) 的選用也比較複雜，需要綜合考慮焊接材質、焊接方法、焊接位置，以及要求的焊接效果，通過焊接測試才能選擇更適合的焊接氣體(ti) ，達到更佳的焊接結果。