How to Select the Best Gas Mixtures for Your Laser Welding Machine?

레이저 용접에 가장 적합한 가스 혼합물을 선택하는 방법은 무엇일까요?

종류, 장점 및 적용 분야

소개:

시작하기 전에 알아야 할 핵심 사항

레이저 용접은 레이저 빔을 사용하여 공작물의 재료를 녹인 후 냉각시켜 용접부를 형성하는 고정밀 용접 방식입니다. 레이저 용접에서 가스는 핵심적인 역할을 합니다.

보호 가스는 용접 이음매 형성, 용접 이음매 품질, 용접 이음매 침투 깊이 및 침투 폭에 영향을 미칠 뿐만 아니라 레이저 용접의 품질과 효율에도 직접적인 영향을 미칩니다.

레이저 용접에 필요한 가스는 무엇입니까?이 글에서는 다음 내용을 심층적으로 살펴보겠습니다.레이저 용접 가스의 중요성사용되는 가스의 종류와 그 역할에 대하여.

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레이저 용접에 가스가 필요한 이유는 무엇입니까?

레이저 빔 용접

레이저 용접 과정에서 고에너지 밀도의 레이저 빔이 공작물의 용접 부위에 집중됩니다.

공작물의 표면 재료가 순간적으로 녹는 현상을 유발합니다.

레이저 용접 시 용접 부위를 보호하기 위해 가스가 필요합니다.

온도를 제어하고, 용접 품질을 향상시키며, 광학 시스템을 보호합니다.

효율적인 운영을 위해서는 적절한 가스 종류와 공급 매개변수를 선택하는 것이 중요합니다.

또한 안정적인 레이저 용접 공정과 고품질 용접 결과 획득이 가능합니다.

1. 용접 부위 보호

레이저 용접 과정에서 용접 부위는 외부 환경에 노출되며 공기 중의 산소 및 기타 가스의 영향을 쉽게 받습니다.

산소는 산화 반응을 일으켜 용접 품질 저하, 기공 및 개재물 생성을 유발할 수 있습니다. 용접 부위에 적절한 가스, 일반적으로 아르곤과 같은 불활성 가스를 공급하면 산소 오염으로부터 용접부를 효과적으로 보호할 수 있습니다.

2. 열 제어

가스 선택 및 공급은 용접 부위의 온도 제어에 도움이 됩니다. 가스의 유량과 종류를 조절함으로써 용접 부위의 냉각 속도를 조절할 수 있습니다. 이는 용접 중 열영향부(HAZ)를 제어하고 열 변형을 줄이는 데 중요합니다.

3. 용접 품질 향상

산소나 질소와 같은 일부 보조 가스는 용접 품질과 성능을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 산소를 첨가하면 용접 침투 깊이가 향상되고 용접 속도가 빨라지며, 용접부의 형상과 깊이에도 영향을 미칩니다.

4. 가스 냉각

레이저 용접에서 용접 부위는 일반적으로 고온의 영향을 받습니다. 가스 냉각 시스템을 사용하면 용접 부위의 온도를 제어하고 과열을 방지할 수 있습니다. 이는 용접 부위의 열 응력을 줄이고 용접 품질을 향상시키는 데 필수적입니다.

자동 레이저 빔 용접

5. 광학 시스템의 가스 보호

광학 시스템을 통해 레이저 빔이 용접 부위에 집중됩니다.

납땜 과정에서 용융된 재료와 생성된 에어로졸이 광학 부품을 오염시킬 수 있습니다.

용접 부위에 가스를 주입함으로써 오염 위험을 줄이고 광학 시스템의 수명을 연장할 수 있습니다.

레이저 용접에는 어떤 가스가 사용되나요?

레이저 용접에서 가스는 용접판과 공기를 차단하여 금속판이 공기와 반응하는 것을 방지합니다. 따라서 용접면이 더욱 희고 아름답게 나옵니다. 또한 가스를 사용하면 용접 분진으로부터 렌즈를 보호할 수 있습니다. 일반적으로 다음과 같은 가스가 사용됩니다.

1. 보호 가스:

보호 가스(때로는 "불활성 가스"라고도 함)는 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 있습니다. 이 가스들은 물리적, 화학적 특성이 다르기 때문에 용접에 미치는 영향도 다릅니다.

보호 가스:아르곤

아르곤은 가장 흔하게 사용되는 불활성 기체 중 하나입니다.

레이저 작용 하에서 이온화 정도가 높아 플라즈마 구름 형성을 제어하는 데 불리하며, 이는 레이저의 효율적인 사용에 일정 부분 영향을 미칠 수 있습니다.

아르곤은 불활성 기체이기 때문에 납땜 공정에 사용되지 않으며, 열을 잘 발산하여 납땜 부위의 온도를 조절하는 데 도움을 줍니다.

보호 가스:네온

네온은 아르곤과 유사한 불활성 기체로, 주로 용접 부위를 외부 환경의 산소 및 기타 오염 물질로부터 보호하는 데 사용됩니다.

네온이 모든 레이저 용접 용도에 적합한 것은 아니라는 점에 유의해야 합니다.

주로 두꺼운 재료를 용접하거나 더 깊은 용접 이음매가 필요한 경우와 같은 특수 용접 작업에 사용됩니다.

2. 보조 가스:

레이저 용접 공정 중에는 주 보호 가스 외에도 용접 성능과 품질을 향상시키기 위해 보조 가스를 사용할 수 있습니다. 다음은 레이저 용접에 일반적으로 사용되는 몇 가지 보조 가스입니다.

보조 가스:산소

산소는 일반적으로 보조 가스로 사용되며 용접 중 열과 용접 깊이를 증가시키는 데 사용될 수 있습니다.

산소를 첨가하면 용접 속도와 침투 깊이를 높일 수 있지만, 과도한 산소로 인한 산화 문제를 방지하기 위해 신중하게 조절해야 합니다.

보조 가스:수소/수소 혼합물

수소는 용접 품질을 향상시키고 기공 발생을 줄입니다.

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 가스로도 자주 사용됩니다.

질소의 이온화 에너지는 중간 정도이며, 아르곤보다는 높고 수소보다는 낮습니다.

이온화 정도는 일반적으로 레이저의 작용에 따라 결정됩니다. 이를 통해 플라즈마 구름 생성을 효과적으로 줄이고, 더 높은 품질의 용접과 외관을 제공하며, 용접부에 미치는 산소의 영향을 감소시킬 수 있습니다.

질소는 용접 부위의 온도를 제어하고 기포 및 기공 생성을 줄이는 데에도 사용할 수 있습니다.

보호 가스:헬륨

헬륨은 열전도율이 낮고 이온화가 잘 되지 않아 레이저 빔이 원활하게 통과하고 공작물 표면에 장애물 없이 에너지가 도달할 수 있기 때문에 고출력 레이저 용접에 주로 사용됩니다.

헬륨은 고출력 용접에 유리하며, 용접 품질을 향상시키고 용접 온도를 제어하는 데에도 사용할 수 있습니다. 레이저 용접에 사용되는 가장 효과적인 보호 가스이지만, 상대적으로 가격이 비쌉니다.

3. 냉각 가스:

레이저 용접 시 용접 부위의 온도를 제어하고 과열을 방지하며 용접 품질을 유지하기 위해 냉각 가스가 자주 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 냉각 가스는 다음과 같습니다.

냉각 가스/매체:물

물은 레이저 발생기 및 레이저 용접 광학 시스템을 냉각하는 데 자주 사용되는 일반적인 냉각 매체입니다.

수냉식 시스템은 레이저 발생기 및 광학 부품의 온도를 안정적으로 유지하여 레이저 빔의 안정성과 성능을 보장하는 데 도움이 될 수 있습니다.

냉각 가스/매체:대기 가스

일부 레이저 용접 공정에서는 주변 대기 가스를 냉각에 사용할 수 있습니다.

예를 들어, 레이저 발생기의 광학 시스템에서 주변 대기 가스는 냉각 효과를 제공할 수 있습니다.

냉각 가스/매체:불활성 기체

아르곤이나 질소와 같은 불활성 기체도 냉각 가스로 사용할 수 있습니다.

이러한 재료는 열전도율이 낮아 용접 부위의 온도를 제어하고 열영향부(HAZ)를 줄이는 데 사용할 수 있습니다.

냉각 가스/매체:액체 질소

액체 질소는 초저온 냉각 매체로, 초고출력 레이저 용접에 사용할 수 있습니다.

이 제품은 매우 효과적인 냉각 효과를 제공하며 용접 부위의 온도 제어를 보장합니다.

4. 혼합 가스:

용접 시 용접 속도, 용입 깊이, 아크 안정성 등 다양한 공정 요소를 최적화하기 위해 가스 혼합물이 일반적으로 사용됩니다. 가스 혼합물에는 크게 이성분 혼합물과 삼성분 혼합물 두 가지 유형이 있습니다.

이성분 기체 혼합물:아르곤 + 산소

아르곤에 소량의 산소를 첨가하면 아크 안정성이 향상되고 용접 풀이 정돈되며 용접 속도가 빨라집니다. 이 혼합물은 탄소강, 저합금강 및 스테인리스강 용접에 일반적으로 사용됩니다.

이성분 기체 혼합물:아르곤 + 이산화탄소

아르곤에 이산화탄소를 첨가하면 용접 강도와 내식성이 향상되고 스패터 발생이 줄어듭니다. 이 혼합물은 탄소강과 스테인리스강 용접에 자주 사용됩니다.

이성분 기체 혼합물:아르곤 + 수소

수소는 아크 온도를 높이고 용접 속도를 향상시키며 용접 결함을 줄입니다. 특히 니켈 기반 합금 및 스테인리스강 용접에 유용합니다.

3성분 기체 혼합물:아르곤 + 산소 + 이산화탄소

이 혼합물은 아르곤-산소 혼합물과 아르곤-이산화탄소 혼합물의 장점을 모두 결합한 것입니다. 스패터를 줄이고 용접 풀의 유동성을 개선하며 용접 품질을 향상시킵니다. 탄소강, 저합금강, 스테인리스강 등 다양한 두께의 재료 용접에 널리 사용됩니다.

3성분 기체 혼합물:아르곤 + 헬륨 + 이산화탄소

이 혼합물은 아크 안정성을 향상시키고, 용접 풀 온도를 높이며, 용접 속도를 향상시키는 데 도움을 줍니다. 단락 아크 용접 및 중용접 작업에 사용되며 산화 제어를 더욱 효과적으로 할 수 있습니다.

다양한 응용 분야에서의 가스 선택

휴대용 레이저 용접기

레이저 용접의 다양한 응용 분야에서 적절한 가스를 선택하는 것은 매우 중요합니다. 가스 조합에 따라 용접 품질, 속도 및 효율이 달라지기 때문입니다. 다음은 특정 응용 분야에 맞는 가스를 선택하는 데 도움이 되는 몇 가지 지침입니다.

용접 재료의 종류:

스테인리스 스틸일반적으로 사용합니다아르곤 또는 아르곤/수소 혼합물.

알루미늄 및 알루미늄 합금자주 사용함순수 아르곤.

티타늄 합금자주 사용함질소.

고탄소강자주 사용함산소를 보조 가스로 사용.

용접 속도 및 침투 깊이:

용접 속도를 높이거나 용접 깊이를 깊게 해야 하는 경우, 가스 배합을 조정할 수 있습니다. 산소를 첨가하면 용접 속도와 깊이가 향상되는 경우가 많지만, 산화 문제를 방지하기 위해 신중하게 조절해야 합니다.

열영향부(HAZ) 제어:

세척 대상 재료에 따라 세척 과정에서 특별한 처리 절차가 필요한 유해 폐기물이 발생할 수 있습니다. 이는 레이저 세척 공정의 전체 비용을 증가시킬 수 있습니다.

용접 품질:

일부 가스 조합은 용접 품질과 외관을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 질소는 더 나은 외관과 표면 품질을 제공할 수 있습니다.

모공 및 기포 제어:

매우 높은 품질의 용접이 요구되는 용도에서는 기공 및 기포 발생에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 적절한 가스를 선택하면 이러한 결함 발생 위험을 줄일 수 있습니다.

장비 및 비용 고려 사항:

가스 선택은 장비 유형과 비용에도 영향을 받습니다. 일부 가스는 특수 공급 시스템이 필요하거나 비용이 더 높을 수 있습니다.

특정 용도에 대해서는 용접 엔지니어 또는 전문 레이저 용접 장비 제조업체와 협력하여 전문적인 조언을 얻고 용접 공정을 최적화하는 것이 좋습니다.

최종 가스 조합을 선택하기 전에는 일반적으로 몇 차례의 실험과 최적화 과정이 필요합니다.

특정 용도에 따라 최적의 용접 조건을 찾기 위해 다양한 가스 조합과 매개변수를 시도해 볼 수 있습니다.

휴대용 레이저 용접에 대해 알아야 할 사항

레이저 용접에 관한 5가지 사실

요약하다

요약하자면, 레이저 용접에서는 용접 부위 보호, 온도 제어, 용접 품질 향상 및 광학 시스템 보호를 위해 가스가 필요합니다. 적절한 가스 종류와 공급 매개변수를 선택하는 것은 효율적이고 안정적인 레이저 용접 공정을 보장하고 고품질 용접 결과를 얻는 데 중요한 요소입니다. 재료와 용도에 따라 특정 용접 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 종류와 혼합 비율의 가스가 필요할 수 있습니다.

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