레이저 용접에서 보호 가스의 영향
올바른 보호 가스는 당신에게 어떤 도움을 줄 수 있나요?
I레이저 용접의 경우 보호 가스의 선택은 용접 이음매의 형성, 품질, 깊이, 너비에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.
대부분의 경우, 보호 가스를 도입하면 용접 이음새에 긍정적인 영향을 미치지만, 보호 가스를 부적절하게 사용하면 용접에 해로운 영향을 미칠 수 있습니다.
보호가스를 사용할 때의 올바른 효과와 잘못된 효과는 다음과 같습니다.
적절한 사용
부적절한 사용
1. 용접 풀의 효과적인 보호
보호 가스를 적절히 주입하면 용접 풀을 산화로부터 효과적으로 보호하거나 산화를 완전히 방지할 수도 있습니다.
1. 용접 이음부의 열화
보호 가스를 부적절하게 주입하면 용접 이음새의 품질이 저하될 수 있습니다.
2. 스패터링 감소
보호가스를 올바르게 주입하면 용접 과정에서 튀김이 발생하는 것을 효과적으로 줄일 수 있습니다.
2. 균열 및 기계적 특성 저하
잘못된 가스 유형을 선택하면 용접 이음부에 균열이 생기고 기계적 성능이 저하될 수 있습니다.
3. 용접 이음매의 균일한 형성
보호 가스를 적절히 주입하면 응고 중에 용접 풀이 고르게 퍼져서 균일하고 미적으로 보기 좋은 용접 이음새가 형성됩니다.
3. 산화 또는 간섭 증가
가스 유량을 너무 높거나 낮게 잘못 선택하면 용접 이음매의 산화가 심해질 수 있습니다. 또한 용융 금속에 심각한 영향을 미쳐 용접 이음매의 붕괴나 불균일한 형성을 초래할 수 있습니다.
4. 레이저 활용도 증가
보호 가스를 올바르게 주입하면 레이저에 대한 금속 증기 기둥이나 플라즈마 구름의 차폐 효과를 효과적으로 줄여 레이저의 효율성을 높일 수 있습니다.
4. 부적절한 보호 또는 부정적인 영향
잘못된 가스 도입 방법을 선택하면 용접 이음매의 보호가 충분하지 않거나 용접 이음매 형성에 부정적인 영향을 미칠 수도 있습니다.
5. 용접 기공 감소
보호 가스를 올바르게 주입하면 용접 이음매의 기공 형성을 효과적으로 최소화할 수 있습니다. 적절한 가스 종류, 유량, 주입 방법을 선택하면 이상적인 결과를 얻을 수 있습니다.
5. 용접 깊이에 미치는 영향
보호 가스를 도입하면 용접 깊이에 어느 정도 영향을 미칠 수 있으며, 특히 얇은 판 용접의 경우 용접 깊이가 줄어드는 경향이 있습니다.
다양한 유형의 보호 가스
레이저 용접에 일반적으로 사용되는 보호 가스는 질소(N₂), 아르곤(Ar), 헬륨(He)입니다. 이러한 가스는 물리적, 화학적 특성이 서로 다르기 때문에 용접부에 미치는 영향이 다릅니다.
1. 질소(N2)
N2는 Ar보다 높고 He보다 낮은 적당한 이온화 에너지를 갖습니다. 레이저의 작용으로 질소는 적당한 수준으로 이온화되어 플라즈마 구름 형성을 효과적으로 줄이고 레이저의 활용도를 높입니다. 그러나 질소는 특정 온도에서 알루미늄 합금 및 탄소강과 화학적으로 반응하여 질화물을 형성할 수 있습니다. 이는 용접부의 취성을 증가시키고 인성을 저하시켜 기계적 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 알루미늄 합금 및 탄소강 용접의 보호 가스로 질소를 사용하는 것은 권장되지 않습니다. 반면, 질소는 스테인리스강과 반응하여 용접부의 강도를 향상시키는 질화물을 형성할 수 있습니다. 따라서 질소는 스테인리스강 용접의 보호 가스로 사용할 수 있습니다.
2. 아르곤가스(Ar)
아르곤 가스는 이온화 에너지가 상대적으로 낮아 레이저 작용 시 이온화 정도가 더 높습니다. 이는 플라즈마 구름 형성을 제어하는 데 불리하며 레이저의 효과적인 활용에 어느 정도 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 아르곤은 반응성이 매우 낮아 일반 금속과 화학 반응을 일으킬 가능성이 낮습니다. 또한, 비용 효율적입니다. 또한, 높은 밀도로 인해 용접 풀 위로 가라앉아 용접 풀을 더 효과적으로 보호합니다. 따라서 일반적인 차폐 가스로 사용할 수 있습니다.
3. 헬륨가스(He)
헬륨 가스는 이온화 에너지가 가장 높아 레이저 작용 시 이온화율이 매우 낮습니다. 헬륨 가스는 플라즈마 구름 형성을 더욱 효과적으로 제어할 수 있으며, 레이저는 금속과 효과적으로 상호 작용할 수 있습니다. 또한, 헬륨은 반응성이 매우 낮아 금속과 쉽게 화학 반응을 일으키지 않아 용접 차폐에 매우 적합한 가스입니다. 그러나 헬륨은 가격이 비싸기 때문에 일반적으로 대량 생산에는 사용되지 않습니다. 헬륨은 과학 연구나 고부가가치 제품에 주로 사용됩니다.
보호 가스를 사용하는 두 가지 방법
현재 보호 가스를 도입하는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 그림 1과 그림 2에 각각 표시된 대로 축외 측면 분사와 동축 보호 가스입니다.
그림 1: 축외 측면 분사 보호 가스
그림 2: 동축 차폐 가스
두 가지 분사 방법 중 하나를 선택하는 것은 다양한 고려 사항에 따라 달라집니다.
일반적으로 보호 가스의 경우 축외 측면 분사 방법을 사용하는 것이 좋습니다.
적절한 보호가스를 선택하는 방법은?
먼저, 용접부의 "산화"라는 용어는 일반적인 표현이라는 점을 명확히 하는 것이 중요합니다. 이론적으로 산화는 용접 금속과 공기 중 산소, 질소, 수소와 같은 유해 성분 간의 화학 반응으로 인해 용접 품질이 저하되는 것을 의미합니다.
용접 산화 방지는 이러한 유해 성분과 고온 용접 금속 사이의 접촉을 줄이거나 피하는 것을 포함합니다. 이 고온 상태는 용융된 용접 풀 금속뿐만 아니라 용접 금속이 용융된 순간부터 풀이 응고되어 온도가 특정 임계값 아래로 떨어질 때까지의 전체 기간을 포함합니다.
용접 공정
예를 들어, 티타늄 합금의 용접에서 온도가 300°C 이상이면 수소 흡수가 빠르게 일어나고, 450°C 이상이면 산소 흡수가 빠르게 일어나고, 600°C 이상이면 질소 흡수가 빠르게 일어납니다.
따라서 티타늄 합금 용접부가 응고되고 온도가 300°C 미만으로 떨어지는 단계에서 산화를 방지하기 위해 효과적인 보호가 필요합니다. 위의 설명을 바탕으로, 차폐 가스 분사는 적절한 시점에 용접 풀뿐만 아니라 용접부의 막 응고된 영역까지 보호해야 함이 분명합니다. 따라서 그림 1에 나타낸 축외 측면 분사 방식이 일반적으로 선호되는데, 특히 용접부의 막 응고된 영역에서 그림 2에 나타낸 동축 차폐 방식보다 더 넓은 범위의 보호 범위를 제공하기 때문입니다.
그러나 특정 제품의 경우 제품 구조와 조인트 구성에 따라 방법을 선택해야 합니다.
보호가스 도입방법의 구체적 선택
1. 직선용접
그림 3에 표시된 것처럼 제품의 용접 모양이 직선이고, 조인트 구성에 맞대기 조인트, 겹치기 조인트, 필렛 용접 또는 스택 용접이 포함된 경우, 이 유형의 제품에는 그림 1에 표시된 축외 측면 분사 방법이 더 적합합니다.
그림 3: 직선 용접
2. 평면 폐쇄형 형상 용접
그림 4에서 볼 수 있듯이, 이 유형의 제품에서 용접부는 원형, 다각형 또는 다중 세그먼트 선 모양과 같은 폐쇄된 평면 형태를 갖습니다. 접합부 구성에는 맞대기 접합, 겹치기 접합 또는 스택 용접이 포함될 수 있습니다. 이러한 유형의 제품에는 그림 2에 표시된 동축 차폐 가스를 사용하는 것이 권장됩니다.
그림 4: 평면 폐쇄형 형상 용접
평면 폐쇄형 용접에 사용되는 차폐 가스의 선택은 용접 생산의 품질, 효율성 및 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 그러나 용접 재료의 다양성으로 인해 실제 용접 공정에서는 용접 가스 선택이 복잡합니다. 용접 재료, 용접 방법, 용접 위치 및 원하는 용접 결과를 종합적으로 고려해야 합니다. 최적의 용접 결과를 얻기 위해 용접 시험을 통해 가장 적합한 용접 가스를 선택할 수 있습니다.
비디오 디스플레이 | 핸드헬드 레이저 용접을 위한 Glance
핸드헬드 레이저 용접기가 무엇인지 자세히 알아보세요
이 영상에서는 레이저 용접기가 무엇인지, 그리고알아야 할 지침과 구조.
이것은 또한 휴대용 레이저 용접기를 구매하기 전에 꼭 읽어야 할 가이드입니다.
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다양한 요구 사항에 맞는 다목적 레이저 용접
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자주 묻는 질문
- 레이저 용접에서 차폐 가스는 용접 영역을 대기 오염으로부터 보호하는 데 사용되는 중요한 요소입니다. 이러한 유형의 용접에 사용되는 고강도 레이저 빔은 상당한 양의 열을 발생시켜 용융된 금속 웅덩이를 생성합니다.
불활성 가스는 레이저 용접기의 용접 공정 중 용융 풀을 보호하기 위해 종종 사용됩니다. 일부 소재를 용접할 때는 표면 산화를 고려하지 않을 수 있습니다. 그러나 대부분의 경우 헬륨, 아르곤, 질소 및 기타 가스가 보호 가스로 사용됩니다. 아래에서는 레이저 용접기에 용접 시 보호 가스가 필요한 이유를 살펴보겠습니다.
레이저 용접에서 보호 가스는 용접 형상, 용접 품질, 용접 용입 및 용융 폭에 영향을 미칩니다. 대부분의 경우, 보호 가스를 분사하는 것이 용접에 긍정적인 영향을 미칩니다.
- 아르곤-헬륨 혼합물아르곤-헬륨 혼합물: 레이저 출력 수준에 따라 대부분의 알루미늄 레이저 용접 작업에 권장됩니다. 아르곤-산소 혼합물: 높은 효율과 만족스러운 용접 품질을 제공할 수 있습니다.
- 가스 레이저의 설계 및 응용에 사용되는 가스는 다음과 같습니다: 이산화탄소(CO2), 헬륨-네온(H 및 Ne), 질소(N).
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게시 시간: 2023년 5월 19일