Ìmọ̀ ẹ̀rọ ìlò lílò lésà, nítorí agbára gíga rẹ̀, ooru tí ó wà ní ìsàlẹ̀ àti àwọn ànímọ́ àìfọwọ́kàn, ti di ọ̀kan lára àwọn ìlànà pàtàkì nínú iṣẹ́ ìṣelọ́pọ́ òde òní. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn ìṣòro bíi ìfọ́sídírísì, porosity àti ìjóná àwọn èròjà tí ó wáyé láti inú ìfọwọ́kàn adágún tí ó yọ́ pẹ̀lú afẹ́fẹ́ nígbà ìfọwọ́kàn ń dín àwọn ohun ìní ẹ̀rọ àti ìgbésí ayé iṣẹ́ ti ìsopọ̀ ìsopọ̀ ìsopọ̀ ìsopọ̀ náà kù gidigidi. Gẹ́gẹ́ bí ohun èlò pàtàkì fún ṣíṣàkóso àyíká ìsopọ̀, yíyan irú, ìwọ̀n ìṣàn àti ọ̀nà fífẹ́ gaasi ààbò gbọ́dọ̀ so pọ̀ mọ́ àwọn ànímọ́ ohun èlò (bíi ìṣiṣẹ́ kẹ́míkà, ìṣiṣẹ́ ooru) àti sísanra àwo náà.
Awọn oriṣi awọn gaasi aabo
Iṣẹ́ pàtàkì ti dídáàbòbò àwọn gáàsì ni yíyàsọ́tọ̀ atẹ́gùn, ṣíṣàkóso ìṣe adágún yíyọ́, àti mímú kí ìsopọ̀ agbára sunwọ̀n síi. Gẹ́gẹ́ bí àwọn ànímọ́ kẹ́míkà wọn, a lè pín àwọn gáàsì ààbò sí àwọn gáàsì aláìlera (argon, helium) àti àwọn gáàsì active (nitrogen, carbon dioxide). Àwọn gáàsì aláìlera ní ìdúróṣinṣin kẹ́míkà gíga, wọ́n sì lè dènà ìfọ́sídírí nínú adágún yíyọ́ dáadáa, ṣùgbọ́n ìyàtọ̀ pàtàkì wọn nínú àwọn ànímọ́ ti ara ooru ní ipa lórí ipa ìfọ́sídírí ní pàtàkì. Fún àpẹẹrẹ, argon (Ar) ní ìwọ̀n gíga (1.784 kg/m³) ó sì lè ṣẹ̀dá ìbòrí tí ó dúró ṣinṣin, ṣùgbọ́n agbára ìfọ́sídírí ooru rẹ̀ tí ó kéré (0.0177 W/m·K) ń yọrí sí ìtútù díẹ̀díẹ̀ ti adágún yíyọ́ àti ìfàsídírí weld tí kò jinlẹ̀. Ní ìyàtọ̀ sí èyí, helium (He) ní agbára ìfọ́sídírí ooru tí ó ga ní ìlọ́po mẹ́jọ (0.1513 W/m·K) ju argon lọ, ó sì lè mú kí ìtútù adágún yíyọ́ yára kí ó sì mú kí ìfàsídírí weld pọ̀ sí i, ṣùgbọ́n ìwọ̀n rẹ̀ tí ó kéré (0.1785 kg/m³) mú kí ó ṣeé sá lọ, ó sì nílò ìwọ̀n ìṣàn tí ó ga jùlọ láti pa ipa ààbò náà mọ́. Àwọn gáàsì tó ń ṣiṣẹ́ bíi nitrogen (N₂) lè mú kí agbára ìsopọ̀ náà pọ̀ sí i nípa fífún omi lágbára ní àwọn ipò kan, ṣùgbọ́n lílo rẹ̀ jù lè fa ìfọ́ tàbí òjò tí ó máa ń rọ̀ ní àwọn àkókò tí ó bàjẹ́. Fún àpẹẹrẹ, nígbà tí a bá ń so irin alagbara onípele méjì, ìfọ́pọ̀ nitrogen sínú adágún tí ó yọ́ lè ba ìwọ̀n ferrite/austenite jẹ́, èyí tí yóò sì yọrí sí ìdínkù nínú ìdènà ìjẹrà.
Àwòrán 1. Ìsopọ̀mọ́ra léésà ti irin alagbara 304L (òkè): Ààbò gáàsì Ar; (ìsàlẹ̀): Ààbò gáàsì N2
Láti ojú ìwòye ẹ̀rọ ilana, agbára ionization gíga ti helium (24.6 eV) le dín ipa aabo plasma kù kí ó sì mu gbigba agbara lesa pọ̀ sí i, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń mú kí jíjìn ìfàmọ́ra pọ̀ sí i. Ní àkókò kan náà, agbára ionization kékeré ti argon (15.8 eV) ní ìtẹ̀sí láti mú àwọsánmà plasma jáde, èyí tí ó nílò defocusing tàbí pulse modulation láti dín ìdènà kù. Ní àfikún, ìṣesí kẹ́míkà láàárín àwọn gáàsì tí ń ṣiṣẹ́ àti adágún yíyọ́ (bíi nitrogen tí ń ṣe pẹ̀lú Cr nínú irin) le yí ìṣètò weld padà, àti yíyan tí a fìṣọ́ra ṣe pàtàkì nípa àwọn ohun ìní ohun èlò.
Awọn apẹẹrẹ ohun elo ohun elo:
• Irin: Nínú àwo tín-ín-rín (<3 mm), argon lè rí i dájú pé ojú ilẹ̀ náà parí, pẹ̀lú ìwọ̀n ìpele oxide tó jẹ́ 0.5 μm nìkan fún ìsopọ̀ irin oní-carbon díẹ̀ tí ó ní 1.5 mm; fún àwọn àwo tí ó nípọn (>10 mm), a nílò láti fi ìwọ̀n helium díẹ̀ (He) kún un láti mú kí jíjìn ìwọ̀lẹ̀ náà pọ̀ sí i.
• Irin alagbara: Idaabobo Argon le dena pipadanu eroja Cr, pẹlu akoonu Cr ti 18.2% ninu okun irin alagbara irin alagbara 304 ti o nipọn 3 mm ti o sunmọ 18.5% ti irin ipilẹ; fun irin alagbara duplex, adalu Ar-N₂ (N₂ ≤ 5%) ni a nilo lati ṣe iwọntunwọnsi ipin naa. Awọn iwadii ti fihan pe nigbati a ba lo adalu Ar-2% N₂ fun irin alagbara duplex 2205 ti o nipọn 8 mm, ipin ferrite/austenite duro ni 48:52, pẹlu agbara fifẹ ti 780 MPa, eyiti o ga ju aabo argon mimọ (720 MPa).
• Alumọ́ọ́nì: Àwo tín-tín (<3 mm): Ìfarahàn gíga ti àwọn alloy aluminiomu ń yọrí sí ìwọ̀n ìfàmọ́ra agbára díẹ̀, àti helium, pẹ̀lú agbára ionization gíga rẹ̀ (24.6 eV), lè mú plasma dúró ṣinṣin. Ìwádìí fihàn pé nígbà tí helium bá dáàbò bo alloy aluminiomu 6061 tí ó nípọn 2 mm, jíjìn ìfàmọ́ra dé 1.8 mm, ó ń pọ̀ sí i ní 25% ní ìfiwéra pẹ̀lú argon, àti ìwọ̀n porosity náà kéré sí 1%. Fún àwọn awo tí ó nípọn (>5 mm): Àwọn awo tí ó nípọn aluminiomu nílò agbára gíga, àti adalu helium-argon (He:Ar = 3:1) lè ṣe ìwọ̀n jíjìn ìfàmọ́ra àti iye owó. Fún àpẹẹrẹ, nígbà tí a bá ń fi àwo 5083 tí ó nípọn 8 mm sí, jíjìn ìfàmọ́ra dé 6.2 mm lábẹ́ ààbò gaasi àdàpọ̀, ó ń pọ̀ sí i ní 35% ní ìfiwéra pẹ̀lú gaasi argon mímọ́, àti iye owó ìfàmọ́ra dínkù ní 20%.
Àkíyèsí: Àwọn àṣìṣe àti àìbáramu díẹ̀ wà nínú ọ̀rọ̀ ìpilẹ̀ṣẹ̀ náà. Ìtumọ̀ tí a pèsè dá lórí àtúnṣe àti àtúnṣe ti ọ̀rọ̀ náà.
Ipa ti oṣuwọn sisan gaasi argon
Ìwọ̀n ìṣàn gaasi argon ní ipa taara lórí agbára ìbòrí gaasi àti ìṣiṣẹ́ omi ti adágún tí ó yọ́. Nígbà tí ìwọ̀n ìṣàn náà kò bá tó, ipele gaasi náà kò le ya afẹ́fẹ́ sọ́tọ̀ pátápátá, etí adágún tí ó yọ́ náà sì lè fa ìfọ́sídájú àti ìṣẹ̀dá àwọn ihò gaasi; nígbà tí ìwọ̀n ìṣàn náà bá ga jù, ó lè fa ìrúkèrúdò, èyí tí ó lè fọ ojú adágún tí ó yọ́ náà kí ó sì yọrí sí ìsopọ̀mọ́ra tàbí ìfọ́sídéréètì. Gẹ́gẹ́ bí iye Reynolds ti àwọn ẹ̀rọ omi (Re = ρvD/μ), ìbísí nínú ìwọ̀n ìṣàn gaasi yóò mú kí iyàrá ìṣàn gaasi pọ̀ sí i. Nígbà tí Re > 2300 bá dé, ìṣàn laminar náà yóò yípadà sí ìṣàn rudurudu, èyí tí yóò ba ìdúróṣinṣin adágún tí ó yọ́ jẹ́. Nítorí náà, a gbọ́dọ̀ ṣe àgbéyẹ̀wò ìpinnu ìwọ̀n ìṣàn pàtàkì nípasẹ̀ àwọn àyẹ̀wò tàbí àwọn ìṣesí nọ́mbà (bíi CFD).
Àwòrán 2. Àwọn ipa ti onírúurú ìwọ̀n ìṣàn gáàsì lórí ìsopọ̀ ìsopọ̀ amúlétutù
A gbọdọ ṣe atunṣe iṣapeye sisan ni apapo pẹlu agbara itanna ooru ohun elo ati sisanra awo:
• Fún irin àti irin alagbara: Fún àwọn àwo irin tinrin (1-2 mm), ìwọ̀n ìṣàn omi jẹ́ 10-15 L/ìṣẹ́jú. Fún àwọn àwo tí ó nípọn (>6 mm), ó yẹ kí a mú un pọ̀ sí 18-22 L/ìṣẹ́jú láti dín ìfàsẹ́yìn ìrù kù. Fún àpẹẹrẹ, nígbà tí ìwọ̀n ìṣàn omi irin alagbara 316L tí ó nípọn 6 mm jẹ́ 20 L/ìṣẹ́jú, ìṣọ̀kan líle HAZ yóò sunwọ̀n sí i ní 30%.
• Fún àwo aluminiomu: Ìgbékalẹ̀ ooru gíga nílò ìwọ̀n ìṣàn gíga láti mú àkókò ààbò gùn sí i. Fún àwo aluminiomu 7075 tí ó nípọn 3 mm, ìwọ̀n porosity ni ó kéré jùlọ (0.3%) nígbà tí ìwọ̀n ìṣàn náà bá jẹ́ 25-30 L/ìṣẹ́jú kan. Síbẹ̀síbẹ̀, fún àwọn àwo tí ó nípọn púpọ̀ (>10 mm), ó ṣe pàtàkì láti so pọ̀ mọ́ fífẹ́ àdàpọ̀ láti yẹra fún ìrúkèrúdò.
Ipa ti ipo gaasi fifun
Ipo gaasi fífẹ́ ní ipa taara lori ilana sisan ti adagun yọ́ ati ipa idinku abawọn nipa ṣiṣakoso itọsọna ati pinpin sisan gaasi. Ipo gaasi fífẹ́ ni n ṣakoso sisan adagun yọ́ nipa yiyipada ipele titẹ oju ilẹ ati sisan Marangoni (sisan Marangoni). Fífẹ́ ni ẹgbẹ le fa adagun yọ́ lati ṣàn ni itọsọna kan pato, dinku awọn iho ati idapọ slag; fifun ni apapo le mu iṣọkan ti iṣelọpọ weld dara si nipa iwọntunwọnsi pinpin agbara nipasẹ sisan gaasi oni-ọna pupọ.
Awọn ọna akọkọ ti fifun ni:
• Fífún Coaxial: A máa ń mú kí ìṣàn gaasi náà jáde pẹ̀lú ìtànṣán lesa, ó bo adágún tí ó yọ́, ó sì dára fún ìfọwọ́sowọ́pọ̀ iyara gíga. Àǹfààní rẹ̀ ni ìdúróṣinṣin iṣẹ́ gíga, ṣùgbọ́n ìṣàn gaasi náà lè dí ìfọwọ́sowọ́pọ̀ lesa lọ́wọ́. Fún àpẹẹrẹ, nígbà tí a bá ń lo fífọ́ coaxial lórí ìwé irin tí a fi galvanized ṣe fún ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ (1.2 mm), a lè mú kí iyàrá ìfọwọ́sowọ́pọ̀ náà pọ̀ sí 40 mm/s, àti pé ìwọ̀n fífọ́ náà kò ju 0.1 lọ.
• Fífún ní ẹ̀gbẹ́: A máa ń gbé ìṣàn gáàsì náà jáde láti ẹ̀gbẹ́ adágún tí ó yọ́, èyí tí a lè lò láti yọ àwọn èérí plasma tàbí ìsàlẹ̀ kúrò ní ìtọ́sọ́nà, èyí tí ó yẹ fún ìfọ́mọ́ra jíjinlẹ̀. Fún àpẹẹrẹ, nígbà tí a bá fẹ́ irin Q345 tí ó nípọn 12 mm ní igun 30°, ìfọ́mọ́ra weld náà pọ̀ sí i ní 18%, àti ìwọ̀n porosity ìsàlẹ̀ dínkù láti 4% sí 0.8%.
• Fífún àdàpọ̀: Pípọ̀ fífún coaxial àti ẹ̀gbẹ́, ó lè dín ìfàsẹ́yìn oxidation àti ìdènà plasma kù ní àkókò kan náà. Fún àpẹẹrẹ, fún àdàpọ̀ aluminiomu 6061 tí ó nípọn 3 mm pẹ̀lú àpẹẹrẹ nozzle méjì, a dín ìwọ̀n porosity kù láti 2.5% sí 0.4%, agbára fífún sì dé 95% ti ohun èlò ìpìlẹ̀.
Ipa ti gaasi aabo lori didara alurinmorin ni ipilẹṣẹ wa lati ilana gbigbe agbara, thermodynamics ti adagun didan, ati awọn iṣe kemikali:
1. Gbigbe agbara: Agbara giga ti helium n mu ki isunmi adagun ti o ti di yo yara, o si n dinku gbigbo ti agbegbe ti ooru kan (HAZ); agbara kekere ti argon n mu akoko aye adagun ti o ti di yo gun, eyi ti o wulo fun dida oju awọn awo tinrin.
2. Iduroṣinṣin adagun adágún tí a ti yọ́: Isun gaasi naa ni ipa lori sisan adagun adágún tí a ti yọ́ nipasẹ agbara gige, ati pe oṣuwọn sisan ti o yẹ le dinku fifa; oṣuwọn sisan ti o pọ julọ yoo fa iyipo, ti o yori si awọn abawọn weld.
3. Ààbò kẹ́míkà: Àwọn gáàsì aláìlera máa ń ya atẹ́gùn sọ́tọ̀, wọ́n sì máa ń dènà ìfàsẹ́yìn àwọn èròjà alloy (bíi Cr, Al); àwọn gáàsì tí ń ṣiṣẹ́ (bíi N₂) máa ń yí àwọn ànímọ́ ìsopọ̀ padà nípasẹ̀ agbára ìfúnpọ̀ líle tàbí ìṣẹ̀dá àdàpọ̀, ṣùgbọ́n ó yẹ kí a ṣàkóso ìṣọ̀kan náà dáadáa.
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: Oṣù Kẹrin-09-2025
