نقش گاز محافظ در جوش لیزری
نقش گاز محافظ در جوش لیزری | راهنمای کامل انتخاب و تنظیم گاز شیلد
مقدمه: چرا گاز محافظ در جوش لیزر حیاتی است؟
اگر در حوزه جوشکاری لیزر فعالیت می‌کنید، حتماً می‌دانید که کیفیت نهایی جوش فقط به توان لیزر یا نوع دستگاه بستگی ندارد. یکی از مهم‌ترین عواملی که به‌طور مستقیم روی عمق نفوذ، شکل حوضچه مذاب، میزان پاشش، رنگ سطح، استحکام اتصال و حتی سرعت جوشکاری اثر می‌گذارد، گاز محافظ یا شیلد است.
انتخاب اشتباه گاز یا تنظیم نادرست آن می‌تواند باعث خلل و فرج، اکسیداسیون، تغییر رنگ، نفوذ ناقص و حتی تخریب قطعه شود. اما اگر گاز درست انتخاب شود، کیفیت جوش به‌طور چشمگیری افزایش پیدا می‌کند.
1. نقش گاز محافظ در جوش لیزری چیست؟
گاز محافظ، گازی است که در حین جوشکاری لیزر به محل جوش تزریق می‌شود تا شرایط پایدار و ایده‌آلی برای حوضچه مذاب ایجاد کند.
وظیفه اصلی گازها عبارت است از:
جلوگیری از اکسید شدن سطح
کنترل شکل حوضچه مذاب
جلوگیری از پاشش و تلاطم
افزایش یا کاهش عمق نفوذ
کنترل رنگ و ظاهر سطح
بهبود استحکام و کیفیت اتصال
به همین دلیل انتخاب نوع گاز باید براساس نوع فلز، توان لیزر، سرعت جوش و هدف کاربردی انجام شود.
2. چرا گاز شیلد برای کیفیت جوش ضروری است؟
استفاده از گاز محافظ مناسب مزایای زیادی دارد:
مزایا
جلوگیری از اکسید شدن و تیره شدن سطح
افزایش کیفیت ظاهری جوش
بهبود نفوذ لیزر
کاهش تخلخل و حباب
کاهش ترک‌های گرم
افزایش پایداری حوضچه
کاهش پاشش (Spatter)
در صورت نبود گاز یا انتخاب اشتباه
تغییر رنگ شدید
ایجاد حفره
عدم نفوذ کافی
دفرمه شدن سطح
تنش‌های حرارتی زیاد
3. انواع گازهای محافظ در جوش لیزری و کاربرد آنها
در جوشکاری لیزری، ۴ گاز اصلی استفاده می‌شود:
آرگون (Argon)
بهترین انتخاب برای:
استیل
فولاد
آلومینیوم
مزایا
سنگین و پایدار
جلوگیری عالی از اکسیداسیون
کنترل خوب روی حوضچه
معایب
عمق نفوذ نسبتاً کمتر از هلیوم
ممکن است باعث افزایش پاشش شود
هلیوم (Helium)
بهترین انتخاب برای:
آلومینیوم
مس و آلیاژهای بازتابی
جوش‌های با نفوذ خیلی بالا
مزایا
بیشترین عمق نفوذ
کاهش پاشش
بهبود کیفیت ظاهری
مقاوم در برابر حرارت بالا
معایب
قیمت بسیار بالا
نیاز به فشار بیشتر
نیتروژن (Nitrogen)
بهترین انتخاب برای:
استیل ضدزنگ
فولاد سخت
مزایا
افزایش استحکام جوش
جلوگیری از تخلخل
ارزان‌تر از هلیوم و آرگون
معایب
ممکن است در فلزات خاص باعث نیتریداسیون شود
دی‌اکسید کربن (CO₂)
بهترین انتخاب برای:
فولاد
افزایش عمق نفوذ
مزایا
عمق نفوذ بالا
قیمت اقتصادی
معایب
احتمال اکسیداسیون سطح
مناسب نبودن برای آلومینیوم و مس
4. جدول مقایسه انواع گاز محافظ در جوش لیزری
نوع گازعمق نفوذکیفیت ظاهرمناسب برایقیمتآرگونمتوسطخیلی خوباستیل، فولاد، آلومینیوممتوسطهلیومبسیار زیادعالیآلومینیوم، مسبسیار بالانیتروژنزیادخوباستیلپایینCO₂زیادمتوسطفولادخیلی پایین
5. بهترین گاز برای فلزات مختلف
آلومینیوم
هلیوم بهترین انتخاب
ترکیب آرگون–هلیوم نیز محبوب است
استیل ضدزنگ
آرگون
نیتروژن (افزایش استحکام)
فولاد کربنی
CO₂
آرگون
مس و برنج (فلزات بازتابی)
هلیوم (بهترین)
هلیوم + آرگون
6. روش صحیح تنظیم دبی و فشار گاز محافظ
میزان دبی بستگی به:
توان لیزر
سرعت جوش
نوع نازل
نوع فلز
مقادیر پیشنهادی دبی (بصورت تقریبی):
آرگون: ۸ تا ۱۵ لیتر در دقیقه
هلیوم: ۱۵ تا ۳۰ لیتر در دقیقه
نیتروژن: ۱۰ تا ۲۰ لیتر در دقیقه
CO₂: ۸ تا ۱۲ لیتر در دقیقه
نکات تنظیم حرفه‌ای
فاصله نازل از قطعه باید بین ۵ تا ۱۲ میلی‌متر باشد.
زاویه نازل را کمی مایل تنظیم کنید تا جریان مستقیم باعث تلاطم نشود.
شیلنگ‌ها را از خم‌شدگی و نشتی بررسی کنید.
7. اشتباهات رایج در استفاده از گاز محافظ
استفاده از گاز اشتباه برای فلز اشتباه
دبی بیش از حد زیاد → تلاطم و حباب
دبی خیلی کم → اکسیداسیون
فاصله نامناسب نازل از قطعه
استفاده از سیلندرهای کم‌کیفیت یا آلوده
8. نکات حرفه‌ای برای بهبود کیفیت جوش
قبل از جوش، سطح قطعه را کاملاً تمیز کنید.
اگر جوش تغییر رنگ دارد، دبی گاز را کمی افزایش دهید.
برای آلومینیوم، از هلیوم یا مخلوط آرگون–هلیوم استفاده کنید.
در جوش‌های پرفشار یا قطعات ضخیم، گاز خروجی پشت قطعه نیز مفید است.
9. پرسش‌های متداول (FAQ)
1. آیا می‌توان بدون گاز محافظ جوش لیزری انجام داد؟
در اغلب موارد خیر. نبود گاز باعث اکسیداسیون، تخلخل و تغییر رنگ می‌شود.
2. بهترین گاز برای آلومینیوم چیست؟
هلیوم بهترین است، اما مخلوط آرگون–هلیوم نیز رایج و اقتصادی‌تر است.
3. چرا هلیوم گران است اما همچنان استفاده می‌شود؟
به دلیل نفوذ بالا و جلوگیری از پاشش؛ برای آلومینیوم و مس بازده آن بسیار بیشتر از هزینه است.
4. آیا فشار زیاد گاز باعث خرابی جوش می‌شود؟
بله، دبی بیش از حد باعث تلاطم و حباب می‌شود.
5. آیا می‌توان از چند گاز ترکیبی استفاده کرد؟
بله، ترکیب آرگون–هلیوم برای آلومینیوم بسیار عالی عمل می‌کند.
10. جمع‌بندی
گاز محافظ یکی از مهم‌ترین عوامل در کیفیت جوش لیزری است. انتخاب درست گاز باعث بهبود ظاهر، افزایش عمق نفوذ، کاهش تخلخل و ایجاد اتصال محکم‌تر می‌شود. با شناخت ویژگی‌های هر گاز و تنظیم دقیق فشار و دبی، می‌توان بهترین کیفیت جوش را با هر نوع لیزر و هر نوع فلز به‌دست آورد.
11. دعوت به اقدام (CTA)
اگر قصد دارید سیستم جوش لیزری خود را بهینه کنید یا نمی‌دانید چه گازی برای فلزات و کاربرد شما مناسب است، همین حالا پیام دهید تا بهترین تنظیمات تخصصی را برای دستگاه و پروژه کاری‌تان ارائه کنم.
031-35131