З підвищенням потужності промислового виробництва все більше уваги приділяється ефективній, швидкій та екологічно чистій технології обробки. Як високоякісний, високоточний, низькодеформований і високоефективний метод зварювання, лазерне зварювання просто відповідає потребам промисловості і все ширше використовується в аерокосмічній, автомобільній, суднобудівній та інших галузях. Захисний газ відіграє важливу роль у багатьох факторах, що впливають на лазерне зварювання. В останні роки, з народженням і розвитком високопотужних волоконних лазерів,волоконне лазерне зварюванняшвидко набув популярності в переробній промисловості, представленій автомобілями. Волоконний лазер відноситься до категорії твердотільних лазерів з довжиною хвилі 1070 нм, що набагато менше 10,6% довжини хвилі CO2 лазера μM. Через різний коефіцієнт поглинання матеріалів до різних довжин хвилі лазера, зварювальні ефекти волоконного лазера та СО2-лазеру природно відрізняються. Однак дослідження захисного газу для волоконного лазерного зварювання є рідкісними. З огляду на це, у цій статті було проведено серію тестів параметрів захисного газу з нержавіючої сталі, щоб поглибити розумінняволоконне лазерне зварювання нержавіючої сталі.
Випробуваним матеріалом є пластина з нержавіючої сталі SUS304 товщиною 3 мм. Джерелом тепла для зварювання є волоконний лазер ylr-6000 компанії IPG у Сполучених Штатах, з максимальною вихідною потужністю 6 кВт і кутом розбіжності променя 8 ммммрад. Робоча платформа – робот kr60ha 6-DOF німецької компанії KUKA. Внутрішній діаметр сопла захисного газу становить 4 мм, а висота від заготовки 4 мм. Щоб зменшити вплив невідповідних факторів під час тестування, деякі параметри встановлюються як фіксовані значення: потужність лазера 1 кВт, швидкість зварювання 1,5 м · хв-1, фокусна відстань 250 мм, величина розфокусування 0 мм, а метод зварювання – одностороннє наплавлення. Всього було проведено чотири групи тестів: тест типу газу (AR, він і N2 були обрані відповідно для порівняння їх впливу на нержавіючу сталь), тест коефіцієнта змішування газу (AR і він були змішані в різних пропорціях до спостерігати за впливом на морфологію та проплавлення поверхні зварного шва), випробування кута надування повітрям (вплив різних кутів повітряного обдуву на проникнення) та перевірку впливу посадкового положення захисного газу (на заготовку) на формування зварного шва.
When one of AR, he, or N2 is used as shielding gas, the weld penetration is arranged in the order of he>n2>ar через вплив енергії іонізації газу та порогу підтримки плазми. Коли вміст he в газовій суміші AR та He буде вищим, або величина сумарного потоку захисного газу більше, проникнення відповідно збільшиться. Під впливом зміни стану потоку (ламінарний потік / турбулентний потік) захисного газу на поверхні заготовки зварювальний проплав зменшується зі збільшенням кута бічного продування захисного газу. Зі зміною відносної відстані між точкою падіння захисного газу та лазерною плямою проникнення змінюється між тенденціями збільшення та зменшення; Максимальне значення отримується, коли точка падіння газу знаходиться на відстані приблизно ± 1,5 мм від плями, а мінімальне значення – поблизу початку координат (лазерна пляма).