激光焊接用气分析：氩气、氮气与混合气

随着手持式激光焊接技术在金属加工行业的迅速普及，焊接效率、成品质量与操作便利性不断提升。除了激光器本身的性能，气体保护在焊接工艺中同样扮演着关键角色。合理选择焊接气体不仅影响焊缝质量与外观，还关系到成本控制与操作安全。本文将从氩气、氮气和混合气的性能出发，深入分析它们在激光焊接中的应用差异与推荐策略。

一、气体在激光焊接中的作用

在激光焊接过程中，气体主要用于保护熔池区域，防止高温下金属与空气中的氧、氮发生氧化或化学反应。同时，气体流动还可协助排除熔融金属表面的等离子体，提升激光能量利用率，改善焊缝成形。对于手持式激光焊接而言，气体的选择与流量控制尤为重要，直接关系到焊缝是否美观、是否有气孔、是否变色。

二、氩气、氮气与混合气体的对比分析

1. 氩气（Ar）

氩气是一种完全惰性的稀有气体，不与熔融金属反应，因此能在焊接过程中提供极佳的保护效果。

• 优点：焊缝明亮、氧化极少、通用性强

• 缺点：成本较高，尤其在连续作业或大面积焊接中

氩气适用于所有金属，尤其是对气体敏感的材料，如铝合金和钛合金。

2. 氮气（N₂）

氮气化学活性相对较低，价格低廉，是一种常见的工业保护气体。

• 优点：性价比高，适合焊接不锈钢、碳钢等不易被氮影响的材料

• 缺点：在高温下与某些金属反应，会导致焊缝颜色变暗或脆化

钛、铝类材料禁止使用氮气作为保护气。

3. 氩氮混合气

将氩气与氮气按不同比例混合后使用，可兼顾保护性能与成本控制。

• 常见配比：Ar/N₂ = 80/20、70/30

• 适用场景：批量不锈钢焊接、对焊缝颜色要求不高但注重效率的工况

• 优势：降低氩气使用量，适度提升保护性能

三、推荐流速与用气量分析

1. 推荐气体流速

以每日焊接8小时为例：

• 氩气：20 L/min × 60 min × 8 = 9.6 m³/天

• 氮气：25 L/min × 60 min × 8 = 12.0 m³/天

• 若使用40L装瓶气（200bar，约8 m³）：

  • 氩气每日约需1.2瓶

  • 氮气每日约需1.5瓶

若采用液态气供应（杜瓦罐或小储罐），可按日均用气量+安全缓冲设定补气频率。

四、不同材料的用气推荐

选择合适的激光焊接保护气体，应综合考虑材料类型、焊缝外观要求、气体成本与供应方式等因素：

• 氩气适用性广，焊缝效果最佳，推荐用于高精度或对焊缝美观要求高的场景；

• 氮气适合不锈钢或碳钢批量焊接，经济实用；

• 混合气是在控制成本前提下兼顾保护效果的折中方案；

• 建议配备稳压器、流量计或流量数字控制系统，保证气体流速稳定；

• 如焊接任务量大，可考虑集中供气或使用液态气体供应系统以降低换瓶频率。