레이저 용접용 보호가스 |

레이저 용접은 주로 얇은 두께의 소재와 정밀 부품의 용접 효율과 품질을 향상시키는 데 중점을 둡니다. 오늘은 레이저 용접의 장점보다는 레이저 용접에 차폐 가스를 올바르게 사용하는 방법에 대해 중점적으로 살펴보겠습니다.

레이저 용접에 보호가스를 사용하는 이유는 무엇입니까?

레이저 용접에서 보호 가스는 용접 형성, 용접 품질, 용접 깊이 및 용접 폭에 영향을 미칩니다. 대부분의 경우, 보조 가스 분사는 용접에 긍정적인 영향을 미치지만, 부정적인 영향을 미칠 수도 있습니다.

보호 가스를 올바르게 분사하면 다음과 같은 효과가 있습니다.

✦산화를 줄이거나 방지하기 위해 용접 풀을 효과적으로 보호합니다.

✦용접 공정에서 발생하는 튀김 현상을 효과적으로 줄입니다.

✦용접 기공을 효과적으로 줄입니다.

✦응고 시 용접 풀이 고르게 퍼지도록 도와 용접 이음새가 깨끗하고 매끈한 모서리를 갖도록 합니다.

✦금속 증기 플룸이나 플라즈마 구름이 레이저에 미치는 차폐효과가 효과적으로 감소하고, 레이저의 유효 이용률이 높아집니다.

~하는 한보호가스 종류, 가스 유량, 송풍모드 선택맞는 말씀입니다. 이상적인 용접 효과를 얻을 수 있습니다. 하지만 보호 가스를 잘못 사용하면 용접에 악영향을 미칠 수 있습니다. 잘못된 종류의 보호 가스를 사용하면 용접부에 삐걱거리는 소리가 나거나 용접부의 기계적 특성이 저하될 수 있습니다. 가스 유량이 너무 높거나 낮으면 용접부 산화가 심해지고 용접 풀 내부 금속 재료의 외부 간섭이 심해져 용접부 붕괴 또는 불균일한 성형이 발생할 수 있습니다.

보호 가스의 종류

레이저 용접에 일반적으로 사용되는 보호 가스는 주로 N₂, Ar, He입니다. 각 가스의 물리적, 화학적 특성이 다르므로 용접부에 미치는 영향도 다릅니다.

질소(N2)

N₂의 이온화 에너지는 Ar보다 높고 He보다 낮으며, 중간 수준입니다. 레이저 조사 시 N₂의 이온화도는 일정하게 유지되어 플라즈마 구름 형성을 줄이고 레이저의 유효 이용률을 높일 수 있습니다. 질소는 특정 온도에서 알루미늄 합금 및 탄소강과 반응하여 질화물을 생성할 수 있으며, 이는 용접 취성을 증가시키고 인성을 저하시키며 용접 접합부의 기계적 특성에 큰 악영향을 미칩니다. 따라서 알루미늄 합금 및 탄소강 용접 시 질소 사용은 권장되지 않습니다.

그러나 질소에 의해 생성되는 질소와 스테인리스강 사이의 화학 반응은 용접 조인트의 강도를 향상시킬 수 있으며, 이는 용접부의 기계적 성질을 개선하는 데 유익할 수 있으므로 스테인리스강의 용접은 질소를 보호 가스로 사용할 수 있습니다.

아르곤(Ar)

아르곤의 이온화 에너지는 비교적 낮으며, 레이저 조사 시 이온화도가 높아집니다. 따라서 차폐 가스인 아르곤은 플라즈마 구름 형성을 효과적으로 제어할 수 없어 레이저 용접의 유효 활용률을 저하시킵니다. 그렇다면 아르곤은 차폐 가스로 용접에 사용하기에 적합하지 않은가? 정답은 '아니요'입니다. 아르곤은 불활성 가스이기 때문에 대부분의 금속과 반응하기 어렵고, 가격도 저렴합니다. 또한, 아르곤은 밀도가 높아 용접 용융지 표면에 쉽게 가라앉아 용접 용융지를 더 효과적으로 보호할 수 있으므로, 일반적인 보호 가스로 사용할 수 있습니다.

헬륨(He)

아르곤과 달리 헬륨은 상대적으로 높은 이온화 에너지를 가지고 있어 플라즈마 구름 형성을 쉽게 제어할 수 있습니다. 또한, 헬륨은 어떤 금속과도 반응하지 않습니다. 따라서 레이저 용접에 매우 적합한 선택입니다. 유일한 문제는 헬륨이 비교적 비싸다는 것입니다. 대량 생산 금속 제품을 생산하는 제조업체에게 헬륨은 생산 비용을 크게 증가시킵니다. 따라서 헬륨은 일반적으로 과학 연구나 부가가치가 매우 높은 제품에 사용됩니다.

보호가스를 어떻게 불어내나요?

우선, 용접부의 소위 "산화"는 일반적인 용어일 뿐이며, 이론적으로는 용접부와 공기 중 유해 성분 간의 화학 반응으로 인해 용접부가 손상되는 것을 의미합니다. 일반적으로 용접 금속은 특정 온도에서 공기 중의 산소, 질소, 수소와 반응합니다.

용접부가 "산화"되는 것을 방지하려면 고온에서 이러한 유해 성분과 용접 금속 사이의 접촉을 줄이거나 피해야 하는데, 이는 용융 풀 금속뿐만 아니라 용접 금속이 녹은 순간부터 용융 풀 금속이 응고되고 온도가 특정 온도까지 식는 순간까지의 전체 기간을 의미합니다.

보호 가스를 불어내는 두 가지 주요 방법

▶그림 1에서 볼 수 있듯이, 하나는 측면 축에 보호 가스를 불어넣는 것입니다.

▶다른 하나는 그림 2에 표시된 것처럼 동축 송풍 방식입니다.

그림 1.

그림 2.

두 가지 분사 방식을 구체적으로 선택하는 것은 여러 측면을 종합적으로 고려한 결과입니다. 일반적으로 보호 가스 측면 분사 방식을 채택하는 것이 좋습니다.

레이저 용접의 몇 가지 예

1. 직선 비드/라인 용접

그림 3과 같이 제품의 용접 형상은 선형이며, 접합 형태는 맞대기 접합, 겹치기 접합, 네거티브 코너 접합 또는 중첩 용접 접합일 수 있습니다. 이러한 유형의 제품에는 그림 1과 같이 측면 축 분사 보호 가스를 사용하는 것이 좋습니다.

2. 근접형상 또는 영역용접

그림 4와 같이 제품의 용접 형상은 평면 원주 형상, 평면 다변 형상, 평면 다분할 선형 형상 등과 같은 폐쇄 패턴입니다. 접합 형태는 맞대기 접합, 겹치기 접합, 중첩 용접 등이 될 수 있습니다. 이러한 유형의 제품에는 그림 2와 같이 동축 보호 가스 방법을 채택하는 것이 더 좋습니다.

보호 가스의 선택은 용접 품질, 효율성, 그리고 생산 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 하지만 용접 재료의 다양성으로 인해 실제 용접 공정에서는 용접 가스 선택이 더욱 복잡해지고, 용접 재료, 용접 방법, 용접 자세, 그리고 용접 효과에 대한 요구 사항까지 종합적으로 고려해야 합니다. 용접 테스트를 통해 더 나은 결과를 얻기 위해 더 적합한 용접 가스를 선택할 수 있습니다.