RS59298B1 - Postupak za co2-lasersko zavarivanje niskolegiranih čelika - Google Patents

Postupak za co2-lasersko zavarivanje niskolegiranih čelika

Info

Publication number
RS59298B1
RS59298B1 RSP20191208A RS59298B1 RS 59298 B1 RS59298 B1 RS 59298B1 RS P20191208 A RSP20191208 A RS P20191208A RS 59298 B1 RS59298 B1 RS 59298B1
Authority
RS
Serbia
Prior art keywords
welding
laser
vol
argon
helium
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Inventor
Mario Rockser
Achim Wankum
Michael Wolters
Original Assignee
Messer Group Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Messer Group Gmbh filed Critical Messer Group Gmbh
Publication of RS59298B1 publication Critical patent/RS59298B1/sr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/38—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special environment or atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/123—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special environment or atmosphere, e.g. in an enclosure in an atmosphere of particular gases
    • B23K26/125—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special environment or atmosphere, e.g. in an enclosure in an atmosphere of particular gases of mixed gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/38—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area
    • B23K35/383—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area mainly containing noble gases or nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Description

Opis
[0001] Pronalazak se odnosi na postupak za lasersko zavarivanje metalnog obratka uz primenu CO2-lasera, kod koga se tokom zavarivanja mesto zavarivanja ispira zaštitnim gasom.
[0002] U industrijskoj primeni su poznati mnogi gasovi za zavarivanje kao zaštitni, odnosno procesni gasovi, pri čemu se u zavisnosti od sastava obratka koji se zavaruje, odgovarajućeg zadatka i postupka zavarivanja koriste različiti gasovi ili smeše gasova.
[0003] Kod zavarivanja laserskim zracima, procesni gas mora da ispuni različite zadatke. On, sa jedne strane, mora da spreči neželjene reakcije okolne atmosfere sa obratkom u području zavarivanja, mora da ima pozitivan efekat na metalurgiju topljenja, i prilikom izlaganja laserskom zračenju ne sme da gradi plazmu. Po pravilu, procesni gas se dovodi kroz mlaznicu koaksijalno postavljenu na laserski zrak, ali se pod određenim uslovima može umesto toga ili dodatno primeniti i druga mlaznica, transverzalno postavljena na laserski zrak.
[0004] Bitni parametar za izbor zaštitnog gasa kod laserskog zavarivanja je talasna dužina laserskog zraka fokusiranog na obradak koji se zavaruje. Kod tipa lasera koji je u najširoj upotrebi za zavarivanje obradaka, CO2-lasera, talasna dužina je u dalekoj infracrvenoj oblasti, na 10,6 µm. Kao procesni gas se kod CO2-lasera zato pretežno primenjuje helijum ili smeša sa velikim udelom helijuma, jer se helijum ne jonizuje pod dejstvom zračenja CO2-lasera, i ne gradi plazmu zaštitnog gasa koja je štetna za postupak zavarivanja ("plazma plamen").
[0005] Mada su azot i argon dva gasa koja su relativno povoljno dostupna, njihov nedostatak je što laserski zrak stupa u interakciju sa atomima argona i time dovodi do nastajanja plazma plamena, a poznato je da azot u velikim koncentracijama oštećuje čelik. Sklonost argona ka formiranju plazme, koja je povoljna kod elektrolučnog zavarivanja, pa i kod laserskog hibridnog zavarivanja, kod isključivo laserskog zavarivanja je izuzetno štetna, jer smanjuje efikasnost zavarivanja, i može da ošteti optičke delove lasera. Usled svoje talasne dužine, zrak CO2-lasera se naročito dobro povezuje sa plazmom, što dovodi do velikog gubitka energije laserskog zraka, čime je dubina prodiranja zraka u obradak znatno smanjena. Nasuprot tome, interakcija zraka čvrstog lasera sa argonom je znatno slabija usled mnogo manje talasne dužine, i zato upotreba argona kao procesnog gasa ima manje nedostataka.
[0006] Zato su do sada za CO2-lasersko zavarivanje makar nelegiranih ili niskolegiranih čelika pretežno korišćeni zaštitni gasovi koji imaju znatan udeo helijuma. Pošto je helijum veoma skup, odavno postoje pokušaji da se pronađu alternativni zaštitni gasovi koji bi dali slične dobre rezultate zavarivanja. Na primer, predlagano je da se mešanjem sa drugim gasovima sadržaj helijuma smanji, da bi se smanjili troškovi za zaštitni gas. Tako je u EP 1 022 087 A1 opisan zaštitni gas za lasersko zavarivanje, naročito za zavarivanje ugljen dioksidnim laserima, koji se sastoji pretežno od helijuma, ali sadrži do 35 zapr.% ugljen dioksida. Iz EP 1084 788 B4 su poznati zaštitni gasovi za CO2-lasersko zavarivanje koji sadrže komponente helijum i vodonik; kao primer sastava zaštitnog gasa navedeno je: 20 do 50 zapr.% helijuma i/ili neona, 50 vpm (0,005 zapr.%) do 15,0 zapr.% vodonika i ostatak je argon, ili 20 do 50 zapr.% helijuma i/ili neona, 50 vpm (0,005 zapr.%) do 15,0 zapr.% vodonika i ostatak je azot. Nedostatak svih ovih smeša je što još uvek imaju veliki udeo skupog helijuma.
[0007] U EP 1160 048 A1 su ispitane različite smeše zaštitnog gasa, koje su namenjene laserskom hibridnom zavarivanju ugljeničnih čelika. Smeše se sastoje od helijuma i/ili argona sa malim količinama vodonika, azota i/ili ugljen dioksida. Na primer, zaštitni gas za lasersko hibridno zavarivanje ugljeničnih čelika se sastoji od argona u smeši sa najviše 15 zapr.% ugljen dioksida i/ili kiseonika. Zaštitni gasovi opisani u ovom dokumentu su, međutim, optimizovani posebno u pogledu efekta stvaranja plazme koji je povoljan za elektrolučno zavarivanje, i nisu primenljivi ili dostupni za upotrebu kod isključivo CO2-laserskog zavarivanja.
[0008] U DE 19616 844 B4 je već predloženo, da se stvaranje plazma plamena suzbije dodatkom do 25 zapr.% vodonika u zaštitnom gasu koji pored toga sadrži argon. Dodatkom vodonika se nastajanje plazma plamena, doduše, znatno smanjuje, ali rezultat zavarivanja ne može da se uporedi sa rezultatom koji se dobija kod primene helijuma kao procesnog gasa.
[0009] U DE 19616 844 B4 je predloženo, da se nastajanje plazma plamena suzbije dodatkom do 25 zapr.% vodonika u zaštitnom gasu koji pored toga sadrži argon. Iako se dodatkom vodonika formiranje plazma plamena znatno smanjuje, rezultat zavarivanja se ne može uporediti sa rezultatom koji se dobija primenom helijuma kao procesnog gasa.
[0010] U EP1493528 je objavljen postupak za lasersko zavarivanje čeličnih limova, u kome se primenjuje gasna smeša koja sadrži najmanje jedan gas od argona, helijuma i azota, kao i 20 do 50 zapr.% ugljen dioksida.
[0011] Cilj ovog pronalaska je da se razvije relativno jeftin procesni gas za CO2lasersko zavarivanje nelegiranih ili niskolegiranih čelika, kod koga je suzbijeno formiranje plazma plamena, i koji istovremeno ima rezultat zavarivanja uporediv sa smešom koja sadrži helijum.
[0012] Cilj otkrića je ostvaren postupkom za CO2lasersko zavarivanje sa karakteristikama prema zahtevu 1.
[0013] Prema postupku prema pronalasku, kao procesni gas se koristi smeša gasova koja se sastoji od 30 zapr.% do 35 zapr.% ugljen dioksida i ostatak je argon. Zaštitni gas je naročito pogodan za CO2lasersko zavarivanje nelegiranih ili niskolegiranih čelika, konkretno konstrukcionih čelika.
[0014] Nasuprot mišljenju iznetom, na primer, u EP 1160 048 A1, da bi zaštitni gas sa tako velikim udelom ugljen dioksida bio nepovoljan kod CO2laserskog zavarivanja usled svog apsorpcionog dejstva, pomoću zaštitnog gasa prema pronalasku se mogu postići rezultati čiji kvalitet je uporediv sa primenom helijuma kao zaštitnog gasa.
[0015] Veliki sadržaj ugljen dioksida u zaštitnom gasu smanjuje sklonost ka formiranju plazma plamena nasuprot primeni čistog argona. Tako se, na primer, pokazalo, da kod zavarivanja limova debljine 3 mm i snage lasera od 2 kW sadržaj ugljen dioksida od 30 zapr.% do 35 zapr.% u argonu čak u potpunosti sprečava nastajanje plazma plamena. Smeša dve supstance, argona i ugljen dioksida, prema pronalasku, kod CO2laserskog zavarivanja dovodi do efikasnog suzbijanja plazma plamena, čime se sa druge strane izbegava prekomerna oksidacija vara, i nudi se jeftina alternativa za zavarivanje konstrukcionih čelika.
[0016] Sadržaj ugljen dioksida u zaštitnom gasu je pri tome povoljno odabran da bude što viši, što je deblji obradak koji se zavaruje i što je veća snaga zraka lasera za zavarivanje. Prema pronalasku, naročito povoljne rezultate daje zaštitni gas sa 30 zapr.% do 35 zapr.% ugljen dioksida u argonu kod limova debljine 3 do 5 mm i snage lasera od 1,5 do 3 kW.
[0017] Zaštitni gas se sastoji od argona i ugljen dioksida. Međutim, treba izbegavati mešanje dodatnih molekulskih gasova, kao što su azot ili vodonik, sa smešom zaštitnih gasova ili njihovu primenu umesto ugljen dioksida kod CO2laserskog zavarivanja nelegiranih konstrukcionih čelika, jer oni mogu dovesti do stvaranja vodoničnih pukotina i tendencije ka starenju čelika.
[0018] Zaštitna smeša gasova ima za rezultat varove kvaliteta uporedivog sa primenom čistog helijuma. U mnogim slučajevima primene je moguće smanjenje sadržaja, ili potpuno izostavljanje helijuma. Tako je primena CO2lasera ekonomičnija za korisnika, i u mnogim slučajevima korisnik nije prinuđen da zamenjuje CO2laser drugim izvorima zračenja.

Claims (1)

Patentni zahtevi
1. Postupak za lasersko zavarivanje obratka od nelegiranog ili niskolegiranog čelika uz primenu CO2lasera, kod koga se tokom zavarivanja mesto zavarivanja ispira zaštitnim gasom,
naznačeno time,
što se kao zaštitni gas primenjuje smeša gasova, koja sadrži od 30 zapr.% do 35 zapr.% ugljen dioksida, i ostatak je argon, kao obradak se koristi lim debljine od 3 do 5 mm, i snaga lasera od 1,5 do 3 kW.
Izdaje i štampa: Zavod za intelektualnu svojinu, Beograd, Kneginje Ljubice 5
RSP20191208 2014-04-08 2015-04-08 Postupak za co2-lasersko zavarivanje niskolegiranih čelika RS59298B1 (sr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014005193.5A DE102014005193A1 (de) 2014-04-08 2014-04-08 Verfahren zum CO2-Laser-Schweißen von niedriglegierten Stählen
EP15162772.6A EP2929977B1 (de) 2014-04-08 2015-04-08 Verfahren zum co2-laser-schweissen von niedrig legierten stählen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RS59298B1 true RS59298B1 (sr) 2019-10-31

Family

ID=52824103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RSP20191208 RS59298B1 (sr) 2014-04-08 2015-04-08 Postupak za co2-lasersko zavarivanje niskolegiranih čelika

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP2929977B1 (sr)
DE (1) DE102014005193A1 (sr)
ES (1) ES2747704T3 (sr)
HR (1) HRP20191825T1 (sr)
HU (1) HUE045697T2 (sr)
PL (1) PL2929977T3 (sr)
RS (1) RS59298B1 (sr)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5893592A (ja) * 1981-11-27 1983-06-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd レ−ザ溶接方法
JP3383444B2 (ja) * 1994-11-15 2003-03-04 川崎製鉄株式会社 レーザ溶接方法
JPH08276290A (ja) * 1995-04-04 1996-10-22 Nkk Corp 溶接鋼管の製造方法
DE19616844B4 (de) 1996-04-26 2007-07-05 Aga Ab Verfahren zum Laserbeschichten sowie zum Laserschweißen von metallischen Werkstücken
DE19901900A1 (de) 1999-01-19 2000-07-20 Linde Tech Gase Gmbh Laserschweißen mit Prozeßgas
DE19944471A1 (de) 1999-09-16 2001-04-12 Linde Gas Ag Verwendung eines Prozeßgasgemisches und Verfahren zum Laserstrahlschweißen
FR2809647B1 (fr) 2000-05-31 2002-08-30 Air Liquide Procede de soudage hybride laser-arc avec melange gazeux approprie
JP4085583B2 (ja) * 2001-02-27 2008-05-14 Ｊｆｅスチール株式会社 高強度冷延溶融亜鉛メッキ鋼板およびその製造方法
DE10110702A1 (de) * 2001-03-06 2002-09-12 Linde Ag Laserschweißen von Nichteisenmetallen mittels Laserdioden unter Prozessgas
JP4017571B2 (ja) * 2003-07-02 2007-12-05 大陽日酸株式会社 鋼板のレーザー溶接方法
FR2865151A1 (fr) * 2004-01-21 2005-07-22 Air Liquide Procede de soudage par laser d'acier, en particulier ferritique

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014005193A1 (de) 2015-10-08
EP2929977A1 (de) 2015-10-14
EP2929977B1 (de) 2019-08-14
HUE045697T2 (hu) 2020-01-28
HRP20191825T1 (hr) 2019-12-27
ES2747704T3 (es) 2020-03-11
PL2929977T3 (pl) 2020-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5827454B2 (ja) レーザー・アーク複合溶接方法及び該溶接方法による溶接部材の製造方法
EP0946331B1 (de) Verfahren und prozessgas zum laserschweissen von metallischen werkstücken
US20050263500A1 (en) Laser or laser/arc hybrid welding process with formation of a plasma on the backside
Quintino et al. Laser welding of structural aluminium
WO2013179614A1 (ja) レーザ・アークハイブリッド溶接方法
DE10124345A1 (de) Verfahren zur Laser-Materialbearbeitung
US20050082349A1 (en) Ternary gas mixture which can be used in the braze welding of galvanised parts
CN105710508A (zh) 气体混合物和用于电弧连接或者污染物排放降低的材料加工的方法
Chae et al. The effect of shielding gas composition in CO2 laser—gas metal arc hybrid welding
MX2012012114A (es) Metodo para soldar con arco electrico partes metalicas revestidas con aluminio utilizando gas oxidante.
US6963046B2 (en) Process gas and method for laser welding
Ishide et al. Coaxial TIG‐YAG & MIG‐YAG welding methods
RS59298B1 (sr) Postupak za co2-lasersko zavarivanje niskolegiranih čelika
EP1601491B2 (de) Verfahren zum laserstrahlschweissen
Thomy et al. High-power fibre lasers–Application potentials for welding of steel and aluminium sheet material
EP1084788B1 (de) Verwendung eines Prozessgasgemisches zum Laserstrahlschweissen
Acherjee Laser arc hybrid welding
RS58495B1 (sr) Postupak za co2 lasersko zavarivanje visokolegiranih čelika
Poznyakov et al. Laser-arc welding of high-strength steels with yield strength of more than 700 MPa
Kah et al. The analysis of shielding gases in laser–arc hybrid welding processes
CN113814563A (zh) 提高MIG焊接Cr-Ni系不锈钢耐腐蚀性的方法及装置
WO2002076670A1 (de) Verwendung eines prozessgasgemisches und verfahren zum laserstrahlschweissen
JP2006026651A (ja) ステンレス鋼溶接用シールドガス
Kelkar WJM Technologies
Faerber et al. Process gases for laser welding