I. פונקציות ליבה של גז מגן
מניעת חמצון וזיהום:
מבודד את בריכת הריתוך מאוויר (חמצן, לחות) כדי למנוע חמצון, חנקן או נקבוביות (למשל, סגסוגות טיטניום מגיבות עם חמצן ליצירת שלבים שבירים).
ויסות פלזמה:
מדכא את היווצרות הפלזמה בעוצמה גבוהה, ומונע את המגן על אנרגיית הלייזר (למשל, אנרגיית היינון הגבוהה של הליום מפחיתה את היווצרות הפלזמה).
שליטה בהתנהגות בריכת ההמסה:
משפיע על זרימת הבריכה הממיסה דרך מוליכות תרמית וצפיפות גז, מתאים את עומק החדירה ורוחב (למשל, הליום מגדיל את המוליכות התרמית לחדירה עמוקה יותר בחומרים עבים).
קירור וניקיון:
מפוצץ משם וסיגים, מסייעים בקירור ושיפור היווצרות הריתוך.
II. קריטריוני בחירה
1. מאפייני חומר
פלדת פחמן\/פלדת סגסוגת נמוכה:
לתעדףארגון טהור(מונע חמצון, מבטיח ריתוכים חלקים) אוחַנקָן(חסכוני, מצמצם את ההריצה אך דורש זרימה מבוקרת כדי למנוע שבירות ניטריד ברזל). גם תערובות ארגון-ניטרוגן (עלות איזון וביצועים) מתאימות.
נירוסטה:
לְהִשְׁתַמֵשׁארגון טהור(מונע חמצון כרום וקורוזיה בין -גרגרית). לצלחות עבות, הוסףהֶלִיוּם(למשל, תערובות ארגון-הליום) להגברת החדירה באמצעות מוליכות תרמית גבוהה.
סגסוגות אלומיניום\/אלומיניום:
ארגון טהורמגנים מפני חמצן כדי למנוע תכלילי תחמוצת אלומיניום. עבור צלחות עבות או ריתוך במהירות גבוהה, השתמשתערובות גבוהות(למשל, 70% הוא + 30% AR) כדי להפחית את מתח השטח ולשפר את זרימת ההמסה.
סגסוגות נחושת\/נחושת:
בגלל ספיגת הלייזר הנמוכה של נחושת, שימושתערובות הליום טהורות או גבוהותכדי לשפר את השימוש באנרגיה וחדירה. ארגון טהור עלול לגרום לזרימת נמס לקויה.
סגסוגות טיטניום:
לִדרוֹשׁארגון טוהר גבוה (גדול או שווה ל 99.99%)לבודד בקפדנות חמצן וחנקן (סיכון לשלבים שבירים). מבנים מורכבים זקוקים למגן דו-צדדי (זרימת גז קדמית ואחורית).
פלדה מגולוונת:
תערובות חנקן או ארגון-ניטרוגןלהפחית את אידוי האבץ (נקודת רתיחה נמוכה גורמת נקבוביות), אך יש לשלוט בקצב הזרימה כדי למנוע קירור מוגזם.
2. כוח ריתוך וסוג התהליך
כוח נמוך (<1kW):
לִבחוֹרארגון טהורלצורך יעילות עלות והגנה על חמצון יציב.
High Power (>1KW) ריתוך חדירה עמוקה:
לְהִשְׁתַמֵשׁתערובות הליום או ארגון-זליוםלדיכוי פלזמה ולשפר את חדירת האנרגיה. לריתוך הולכה, בחרו בארגון או חנקן כדי לשלוט על גודל בריכת ההמסה ולמנוע כוויות.
ריתוך דופק:
הימנע מחנקן (נוטה לפריצה); לתעדף את ארגון. לריתוך רציף, התאמה על בסיס חומר (למשל, חנקן לפלדת פחמן).
3. השוואה בין מאפייני גז
ארגון (AR):
יתרונות: עלות נמוכה, צדדיות (מתאימה לרוב המתכות כמו נירוסטה, אלומיניום, טיטניום), קשת יציבה ויצירת ריתוך טובה.
מגבלות: נוטה ליינון פלזמה בהספק גבוה, המשפיע על העברת האנרגיה.
הליום (הוא):
יתרונות: עמידות בפלזמה, חדירה עמוקה, מהירות ריתוך גבוהה (אידיאלית עבור אלומיניום נחושת ועבה), אך יקרה (10–20x עלות ארגון) ומחייבת סביבות סגורות כדי למנוע אובדן דיפוזיה.
חנקן (n₂):
יתרונות: העלות הנמוכה ביותר, המתאימה לפלדת פחמן ופלדה מגולוונת, מפחיתה את הפיצוץ.
מגבלות: מגיב עם אלומיניום וטיטניום ליצירת שלבים שבירים; אסור לחומרים אלה.
4. גורמים נוספים
דרישות טוהר:
חומרים רגישים (נירוסטה, טיטניום) זקוקיםגדול או שווה ל 99.9999% גז טוהר גבוה, עם שליטה קפדנית על לחות (נקודת טל <-40 תואר) ותכולת חמצן.
פרמטרים של זרימת גז:
בדרך כלל משתמשים בזרימת גז קואקסיאלית או לרוחב במהירות של 5-30 ליטר\/דקה (זרימה מוגזמת גורמת לסערה; זרימה לא מספקת מובילה למגן לקוי).
מיגון אחורי:
חלקים מרותכים דקים או חד-צדדיים דורשים גז אחורי (למשל, ארגון טהור) כדי למנוע חמצון אחורי.
III. שילובי גז נפוצים ויישומים
ארגון טהור:
בשימוש נרחב לנירוסטה, אלומיניום וטיטניום בריתוך כוח נמוך-בינוני.
תערובות ארגון-הליום:
לסגסוגות אלומיניום ונחושת עבות, איזון חדירה ועלות (למשל, 30% ar + 70% הוא).
תערובות ארגון-ניטרוגן:
עבור פלדת פחמן ופלדת סגסוגת נמוכה, ומפחיתים את הפטר והעלות (5-10% חנקן; יחס גבוה יותר עשוי להקשות את הריתוך).
הליום טהור:
שמור לריתוך חדירה עמוק בעל עוצמה גבוהה (נחושת, אלומיניום עבה) לדיכוי פלזמה.
חנקן טהור:
רק לאיטום פני פלדת פחמן ופלדה מגולוונת; הימנע בקפדנות עם אלומיניום וטיטניום.
Iv. שיקולי מפתח
טוהר גז וניקיון:
ודא שהצינורות והצילינדרים יבשים ונקיים כדי למנוע לחות או זיהום שמן.
התאמה דינמית:
הגדל את יחס הליום לריתוך צלחות מהירות\/עבה; הפחיתו את הזרימה לצלחות דקות\/ריתוך במהירות נמוכה כדי למנוע קירור מוגזם.
מיגון דו-צדדי:
עבור רכיבים אטומים אוויר (למשל, כלי לחץ), הגנו על משטחי הקדמיות והאחוריים במהלך הריתוך.