레이저 용접에 가장 적합한 가스 혼합물을 선택하는 방법은 무엇입니까?
유형, 이점 및 응용 프로그램
소개:
다이빙하기 전에 알아야 할 핵심 사항
레이저 용접은 레이저 빔을 사용하여 소재를 용융시킨 후 냉각 후 용접부를 형성하는 고정밀 용접 방식입니다. 레이저 용접에서 가스는 중요한 역할을 합니다.
보호가스는 용접 이음매 형성, 용접 이음매 품질, 용접 이음매 침투, 침투 폭에 영향을 미칠 뿐만 아니라 레이저 용접의 품질과 효율성에도 직접적인 영향을 미칩니다.
레이저 용접에는 어떤 가스가 필요합니까?이 기사에서는 심층적으로 살펴보겠습니다.레이저 용접 가스의 중요성, 사용되는 가스와 그 역할.
또한 추천해드리겠습니다최고의 레이저 용접기귀하의 필요에 맞게.
레이저 용접에 가스가 필요한 이유는 무엇입니까?
레이저 빔 용접
레이저 용접 공정에서는 고에너지 밀도의 레이저 빔이 작업물의 용접 영역에 집중됩니다.
작업물 표면 소재의 즉각적인 용융을 유발합니다.
레이저 용접 시에는 용접 영역을 보호하기 위해 가스가 필요합니다.
온도를 조절하고, 용접 품질을 개선하고, 광학 시스템을 보호합니다.
적절한 가스 유형과 공급 매개변수를 선택하는 것은 효율성을 보장하는 데 중요한 요소입니다.
안정적인 레이저 용접 공정으로 고품질의 용접 결과를 얻습니다.
1. 용접 구역 보호
레이저 용접 공정 중 용접 부위는 외부 환경에 노출되며 공기 중의 산소 및 기타 가스의 영향을 쉽게 받습니다.
산소는 산화 반응을 일으켜 용접 품질 저하 및 기공과 개재물 생성을 초래할 수 있습니다. 용접 부위에 적절한 가스(일반적으로 아르곤과 같은 불활성 가스)를 공급하면 용접 부위의 산소 오염을 효과적으로 방지할 수 있습니다.
2. 열 제어
가스 선택 및 공급은 용접 부위의 온도를 제어하는 데 도움이 될 수 있습니다. 가스 유량과 종류를 조절하면 용접 부위의 냉각 속도에 영향을 줄 수 있습니다. 이는 용접 중 열영향부(HAZ)를 제어하고 열 변형을 줄이는 데 중요합니다.
3. 용접 품질 향상
산소나 질소와 같은 일부 보조 가스는 용접의 품질과 성능을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 산소를 첨가하면 용접의 용입을 개선하고 용접 속도를 높일 수 있으며, 용접의 형상과 깊이에도 영향을 미칩니다.
4. 가스 냉각
레이저 용접 시 용접 부위는 일반적으로 고온의 영향을 받습니다. 가스 냉각 시스템을 사용하면 용접 부위의 온도를 조절하고 과열을 방지할 수 있습니다. 이는 용접 부위의 열응력을 줄이고 용접 품질을 향상시키는 데 필수적입니다.
자동 레이저 빔 용접
5. 광학 시스템의 가스 보호
레이저 빔은 광학 시스템을 통해 용접 영역에 집중됩니다.
납땜 과정에서 용융된 물질과 생성된 에어로졸이 광학 부품을 오염시킬 수 있습니다.
용접 영역에 가스를 주입하면 오염 위험이 줄어들고 광학 시스템의 수명이 연장됩니다.
1. 보호가스:
"불활성 가스"라고도 불리는 보호 가스는 레이저 용접 공정에서 중요한 역할을 합니다. 레이저 용접 공정에서는 용접 풀을 보호하기 위해 불활성 가스를 사용하는 경우가 많습니다. 레이저 용접에 일반적으로 사용되는 보호 가스에는 주로 아르곤과 네온이 포함됩니다. 이 가스들은 물리적, 화학적 특성이 다르기 때문에 용접에 미치는 영향도 다릅니다.
보호 가스:아르곤
아르곤은 가장 흔히 사용되는 불활성 기체 중 하나입니다.
레이저 작용으로 인해 이온화 정도가 매우 높아 플라즈마 구름 형성을 제어하는 데 적합하지 않으며, 이는 레이저의 효과적인 사용에 어느 정도 영향을 미칩니다.
아르곤은 불활성이기 때문에 납땜 과정에서 사용되지 않으며, 열을 잘 발산하여 납땜 영역의 온도를 조절하는 데 도움이 됩니다.
보호 가스:네온
네온은 아르곤과 비슷한 불활성 가스로 자주 사용되며, 주로 용접 영역을 외부 환경의 산소 및 기타 오염 물질로부터 보호하는 데 사용됩니다.
네온이 모든 레이저 용접 분야에 적합한 것은 아니라는 점을 알아두는 것이 중요합니다.
이 용접은 두꺼운 재료를 용접하거나 더 깊은 용접 이음매가 필요한 경우 등 일부 특수 용접 작업에 주로 사용됩니다.
2. 보조가스:
레이저 용접 공정에서는 주 보호 가스 외에도 용접 성능과 품질을 향상시키기 위해 보조 가스를 사용할 수 있습니다. 레이저 용접에 사용되는 일반적인 보조 가스는 다음과 같습니다.
보조 가스:산소
산소는 일반적으로 보조 가스로 사용되며 용접 중 열과 용접 깊이를 증가시키는 데 사용할 수 있습니다.
산소를 추가하면 용접 속도와 침투력이 증가하지만, 과도한 산소로 인해 산화 문제가 발생하지 않도록 주의해서 제어해야 합니다.
보조 가스:수소/수소 혼합물
수소는 용접 품질을 향상시키고 기공 형성을 감소시킵니다.
아르곤과 수소의 혼합물은 스테인리스강 용접과 같은 일부 특수 용도에 사용됩니다. 혼합물의 수소 함량은 일반적으로 2%에서 15% 사이입니다.
보호 가스:질소
질소는 레이저 용접에서 보조 가스로 자주 사용됩니다.
질소의 이온화 에너지는 적당하며 아르곤보다 높고 수소보다 낮습니다.
이온화 정도는 일반적으로 레이저의 작용으로 결정됩니다. 이는 플라즈마 구름 형성을 더 효과적으로 줄이고, 더 높은 품질의 용접과 외관을 제공하며, 용접부에 대한 산소의 영향을 줄일 수 있습니다.
질소는 용접 영역의 온도를 조절하고 기포와 기공 형성을 줄이는 데에도 사용할 수 있습니다.
보호 가스:헬륨
헬륨은 열전도도가 낮고 이온화되기 쉽지 않기 때문에 일반적으로 고출력 레이저 용접에 사용됩니다. 이를 통해 레이저가 원활하게 통과하고 빔 에너지가 아무런 장애물 없이 작업물 표면에 도달할 수 있습니다.
고출력 용접에 적합합니다. 헬륨은 용접 품질을 향상시키고 용접 온도를 제어하는 데에도 사용할 수 있습니다. 레이저 용접에 사용되는 가장 효과적인 보호 가스이지만, 상대적으로 가격이 비쌉니다.
3. 냉각 가스:
냉각 가스는 레이저 용접 시 용접 부위의 온도를 조절하고, 과열을 방지하며, 용접 품질을 유지하기 위해 자주 사용됩니다. 다음은 일반적으로 사용되는 냉각 가스입니다.
냉각 가스/매체:물
물은 레이저 생성기와 레이저 용접 광학 시스템을 냉각하는 데 자주 사용되는 일반적인 냉각 매체입니다.
수냉 시스템은 레이저 발생기와 광학 구성 요소의 온도를 안정적으로 유지하여 레이저 빔의 안정성과 성능을 보장하는 데 도움이 됩니다.
냉각 가스/매체:대기 가스
일부 레이저 용접 공정에서는 주변 대기 가스를 냉각에 사용할 수 있습니다.
예를 들어, 레이저 생성기의 광학 시스템에서 주변 대기 가스는 냉각 효과를 제공할 수 있습니다.
냉각 가스/매체:불활성 가스
아르곤, 질소와 같은 불활성 가스도 냉각 가스로 사용될 수 있습니다.
열전도도가 낮아 용접 영역의 온도를 제어하고 열영향부(HAZ)를 줄이는 데 사용할 수 있습니다.
냉각 가스/매체:액체 질소
액체 질소는 매우 높은 전력의 레이저 용접에 사용할 수 있는 매우 낮은 온도의 냉각 매체입니다.
매우 효과적인 냉각 효과를 제공하고 용접 구역의 온도 제어를 보장합니다.
4. 혼합가스:
가스 혼합물은 용접 속도, 용입 깊이, 아크 안정성 등 공정의 다양한 측면을 최적화하기 위해 용접에 일반적으로 사용됩니다. 가스 혼합물에는 2원 혼합물과 3원 혼합물, 두 가지 주요 유형이 있습니다.
이진 기체 혼합물:아르곤 + 산소
아르곤에 소량의 산소를 첨가하면 아크 안정성이 향상되고, 용접 풀이 미세화되며, 용접 속도가 빨라집니다. 이 혼합물은 탄소강, 저합금강, 스테인리스강 용접에 일반적으로 사용됩니다.
이진 기체 혼합물:아르곤 + 이산화탄소
아르곤에 CO₂를 첨가하면 용접 강도와 내식성이 향상되고 스패터 발생은 줄어듭니다. 이 혼합물은 탄소강과 스테인리스강 용접에 자주 사용됩니다.
이진 기체 혼합물:아르곤 + 수소
수소는 아크 온도를 높이고, 용접 속도를 향상시키며, 용접 결함을 감소시킵니다. 특히 니켈 기반 합금과 스테인리스강 용접에 유용합니다.
3원 가스 혼합물:아르곤 + 산소 + 이산화탄소
이 혼합물은 아르곤-산소와 아르곤-이산화탄소 혼합물의 장점을 모두 결합한 제품입니다. 스패터를 줄이고, 용접 풀의 유동성을 개선하며, 용접 품질을 향상시킵니다. 다양한 두께의 탄소강, 저합금강, 스테인리스강 용접에 널리 사용됩니다.
3원 가스 혼합물:아르곤 + 헬륨 + 이산화탄소
이 혼합물은 아크 안정성을 향상시키고, 용접 풀 온도를 높이며, 용접 속도를 향상시킵니다. 단락 아크 용접 및 고강도 용접 작업에 사용되며, 산화를 더욱 효과적으로 제어합니다.
다양한 응용 분야에서의 가스 선택
핸드헬드 레이저 용접
레이저 용접의 다양한 적용 분야에서는 적절한 가스를 선택하는 것이 매우 중요합니다. 가스 조합에 따라 용접 품질, 속도, 효율성이 달라질 수 있기 때문입니다. 다음은 특정 적용 분야에 적합한 가스를 선택하는 데 도움이 되는 몇 가지 지침입니다.
용접 재료의 종류:
스테인리스 스틸일반적으로 사용아르곤 또는 아르곤/수소 혼합물.
알루미늄 및 알루미늄 합금자주 사용하다순수한 아르곤.
티타늄 합금자주 사용하다질소.
고탄소강자주 사용하다보조 가스로서의 산소.
용접 속도 및 침투:
더 높은 용접 속도나 더 깊은 용입이 필요한 경우, 가스 조합을 조절할 수 있습니다. 산소를 첨가하면 속도와 용입이 향상되는 경우가 많지만, 산화 문제를 방지하기 위해 가스 조합을 신중하게 조절해야 합니다.
열영향부(HAZ) 제어:
세척 대상 재료에 따라 세척 과정에서 특수 처리 절차가 필요한 유해 폐기물이 발생할 수 있습니다. 이는 레이저 세척 과정의 전체 비용을 증가시킬 수 있습니다.
용접 품질:
일부 가스 조합은 용접부의 품질과 외관을 개선할 수 있습니다. 예를 들어, 질소는 더 나은 외관과 표면 품질을 제공할 수 있습니다.
모공 및 기포 제어:
매우 높은 품질의 용접이 필요한 경우, 기공과 기포 형성에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 적절한 가스 선택을 통해 이러한 결함 발생 위험을 줄일 수 있습니다.
장비 및 비용 고려 사항:
가스 선택은 장비 유형과 비용에도 영향을 받습니다. 일부 가스는 특수 공급 시스템이나 더 높은 비용이 필요할 수 있습니다.
특정 적용 분야의 경우, 전문적인 조언을 얻고 용접 공정을 최적화하기 위해 용접 엔지니어 또는 전문 레이저 용접 장비 제조업체와 협력하는 것이 좋습니다.
최종 가스 조합을 선택하기 전에 일반적으로 몇 가지 실험과 최적화가 필요합니다.
구체적인 적용 분야에 따라 다양한 가스 조합과 매개변수를 시도하여 최적의 용접 조건을 찾을 수 있습니다.
핸드헬드 레이저 용접에 대해 알아야 할 사항
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요약하다
간단히 말해, 레이저 용접은 용접 부위 보호, 온도 조절, 용접 품질 향상, 그리고 광학 시스템 보호를 위해 가스를 사용해야 합니다. 적절한 가스 종류와 공급 매개변수를 선택하는 것은 효율적이고 안정적인 레이저 용접 공정을 보장하고 고품질 용접 결과를 얻는 데 중요한 요소입니다. 다양한 재료와 용도에 따라 특정 용접 요건을 충족하기 위해 다양한 종류와 혼합 비율이 필요할 수 있습니다.
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게시 시간: 2025년 1월 13일