레이저 용접에서 보호 가스의 영향
휴대용 레이저 용접기
장 내용:
▶ 올바른 실드 가스는 무엇을 얻을 수 있습니까?
▶ 다양한 종류의 보호가스
▶ 보호가스를 사용하는 두 가지 방법
▶ 적절한 보호가스를 선택하는 방법은 무엇입니까?
휴대용 레이저 용접
적절한 실드가스의 긍정적인 효과
레이저 용접에서 보호 가스의 선택은 용접 이음새의 형성, 품질, 깊이 및 너비에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 대부분의 경우 보호 가스의 도입은 용접 이음새에 긍정적인 영향을 미칩니다. 그러나 부작용도 있을 수 있습니다. 올바른 보호 가스 사용의 긍정적인 효과는 다음과 같습니다.
1. 용접 풀의 효과적인 보호
보호 가스를 적절하게 도입하면 용접 풀의 산화를 효과적으로 보호하거나 산화를 완전히 방지할 수도 있습니다.
2. 스패터링 감소
보호가스를 올바르게 도입하면 용접 공정 중 스패터링을 효과적으로 줄일 수 있습니다.
3. 용접심의 균일한 형성
보호 가스를 적절하게 도입하면 응고 중에 용접 풀이 고르게 퍼지는 데 도움이 되어 균일하고 미학적으로 만족스러운 용접 이음매가 만들어집니다.
4. 레이저 활용도 증가
보호 가스를 올바르게 도입하면 레이저에 대한 금속 증기 기둥이나 플라즈마 구름의 차폐 효과를 효과적으로 감소시켜 레이저 효율을 높일 수 있습니다.
5. 용접 기공률 감소
보호 가스를 올바르게 도입하면 용접 이음새에 가스 기공이 형성되는 것을 효과적으로 최소화할 수 있습니다. 적절한 가스 유형, 유량 및 도입 방법을 선택하면 이상적인 결과를 얻을 수 있습니다.
하지만,
보호 가스를 부적절하게 사용하면 용접에 해로운 영향을 미칠 수 있습니다. 부작용은 다음과 같습니다.
1. 용접심의 악화
보호 가스를 부적절하게 도입하면 용접 이음새 품질이 저하될 수 있습니다.
2. 균열 및 기계적 성질 저하
잘못된 가스 유형을 선택하면 용접 이음매에 균열이 생기고 기계적 성능이 저하될 수 있습니다.
3. 산화 또는 간섭 증가
너무 높든 낮든 가스 유량을 잘못 선택하면 용접 이음새의 산화가 증가할 수 있습니다. 또한 용융 금속에 심각한 교란을 일으켜 용접 이음새가 붕괴되거나 고르지 않게 형성될 수 있습니다.
4. 부적절한 보호 또는 부정적인 영향
잘못된 가스 도입 방법을 선택하면 용접 이음새가 충분히 보호되지 않거나 용접 이음새 형성에 부정적인 영향을 미칠 수도 있습니다.
5. 용접 깊이에 대한 영향
보호 가스의 도입은 용접 깊이에 일정한 영향을 미칠 수 있으며, 특히 얇은 판 용접에서는 용접 깊이가 감소하는 경향이 있습니다.
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보호 가스의 종류
레이저 용접에 일반적으로 사용되는 보호 가스는 질소(N2), 아르곤(Ar) 및 헬륨(He)입니다. 이들 가스는 서로 다른 물리적, 화학적 특성을 갖고 있어 용접 이음새에 다양한 영향을 미칩니다.
1. 질소(N2)
N2는 Ar보다 높고 He보다 낮은 적당한 이온화 에너지를 가지고 있습니다. 레이저의 작용에 따라 적당한 정도로 이온화되어 플라즈마 구름의 형성을 효과적으로 줄이고 레이저 활용도를 높입니다. 그러나 질소는 특정 온도에서 알루미늄 합금 및 탄소강과 화학적으로 반응하여 질화물을 형성할 수 있습니다. 이는 취성을 증가시키고 용접 이음새의 인성을 감소시켜 기계적 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 알루미늄 합금 및 탄소강 용접의 보호 가스로 질소를 사용하는 것은 권장되지 않습니다. 반면, 질소는 스테인리스강과 반응하여 용접 접합의 강도를 향상시키는 질화물을 형성할 수 있습니다. 따라서 질소는 스테인레스강 용접의 보호가스로 사용될 수 있습니다.
2. 아르곤 가스(Ar)
아르곤 가스는 이온화 에너지가 상대적으로 낮기 때문에 레이저 작용 시 이온화 정도가 더 높아집니다. 이는 플라즈마 구름의 형성을 제어하는 데 불리하며 레이저의 효과적인 활용에 특정 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 아르곤은 반응성이 매우 낮고 일반 금속과 화학 반응을 일으키지 않습니다. 또한 아르곤은 비용 효율적입니다. 또한 밀도가 높기 때문에 아르곤은 용접 풀 위로 가라앉아 용접 풀을 더 효과적으로 보호합니다. 따라서 기존의 차폐 가스로 사용할 수 있습니다.
3. 헬륨가스(He)
헬륨 가스는 이온화 에너지가 가장 높기 때문에 레이저 작용 시 이온화 정도가 매우 낮습니다. 이를 통해 플라즈마 구름 형성을 더 잘 제어할 수 있으며 레이저는 금속과 효과적으로 상호 작용할 수 있습니다. 더욱이 헬륨은 반응성이 매우 낮고 금속과 쉽게 화학 반응을 일으키지 않으므로 용접 차폐에 탁월한 가스입니다. 그러나 헬륨은 가격이 높기 때문에 일반적으로 제품의 대량 생산에는 사용되지 않습니다. 과학 연구나 고부가가치 제품에 흔히 사용됩니다.
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차폐가스 도입 방법
현재, 보호 가스를 도입하는 두 가지 주요 방법이 있습니다: 각각 그림 1과 그림 2에 표시된 것처럼 축외 측면 송풍과 동축 보호 가스입니다.
그림 1: 축외 측면 송풍 차폐 가스
그림 2: 동축 차폐 가스
두 가지 분사 방법 중 선택은 다양한 고려 사항에 따라 달라집니다. 일반적으로 실드가스의 경우 Off-axis Side Blowing 방식을 사용하는 것이 좋습니다.
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차폐가스 도입방법 선택 원칙
첫째, 용접의 "산화"라는 용어가 구어체 표현이라는 점을 명확히 하는 것이 중요합니다. 이론상으로는 용접금속과 산소, 질소, 수소 등 공기 중의 유해성분과의 화학반응으로 인해 용접품질이 저하되는 현상을 말합니다.
용접 산화를 방지하려면 이러한 유해한 구성 요소와 고온 용접 금속 사이의 접촉을 줄이거나 피하는 것이 포함됩니다. 이러한 고온 상태에는 용융된 용접 금속뿐만 아니라 용접 금속이 용융된 시점부터 용융 금속이 응고되어 온도가 특정 임계값 이하로 감소할 때까지의 전체 기간이 포함됩니다.
예를 들어, 티타늄 합금 용접 시 온도가 300°C를 초과하면 급속한 수소 흡수가 발생합니다. 450°C 이상에서는 급속한 산소 흡수가 발생합니다. 600°C 이상에서는 급속한 질소 흡수가 발생합니다. 따라서 티타늄 합금 용접이 응고되고 온도가 300°C 이하로 내려가 산화를 방지하는 단계에서 효과적인 보호가 필요합니다. 위의 설명에 따르면, 분사되는 보호 가스는 적절한 시점에 용접 풀뿐만 아니라 용접의 방금 응고된 영역까지 보호해야 한다는 것이 분명합니다. 따라서 그림 1에 표시된 축외 측면 송풍 방법은 그림 2에 표시된 동축 차폐 방법에 비해 특히 용접의 막 응고된 영역에 대해 더 넓은 범위의 보호를 제공하기 때문에 일반적으로 선호됩니다. 그러나 특정 특정 제품의 경우 제품 구조 및 조인트 구성에 따라 방법을 선택해야 합니다.
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차폐가스 도입방식의 구체적인 선택
1. 직선용접
그림 3과 같이 제품의 용접 형상이 직선이고 이음 구성에 맞대기 이음, 랩 이음, 필렛 용접 또는 스택 용접이 포함된 경우 이러한 유형의 제품에 선호되는 방법은 그림 3에 표시된 축외 측면 블로잉 방법입니다. 그림 1.
그림 3: 직선 용접
2. 평면형 폐쇄 형상 용접
그림 4에서 볼 수 있듯이 이 제품 유형의 용접부는 원형, 다각형 또는 다중 세그먼트 선 모양과 같은 닫힌 평면 모양을 갖습니다. 조인트 구성에는 맞대기 조인트, 랩 조인트 또는 스택 용접이 포함될 수 있습니다. 이러한 유형의 제품에 대해 선호되는 방법은 그림 2에 표시된 동축 차폐 가스를 사용하는 것입니다.
그림 4: 평면형 폐쇄 형상 용접
평면 폐쇄 형상 용접을 위한 보호 가스 선택은 용접 생산의 품질, 효율성 및 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 그러나 용접 재료의 다양성으로 인해 실제 용접 공정에서는 용접 가스의 선택이 복잡합니다. 용접 재료, 용접 방법, 용접 위치 및 원하는 용접 결과에 대한 종합적인 고려가 필요합니다. 가장 적합한 용접 가스의 선택은 용접 테스트를 통해 결정되어 최적의 용접 결과를 얻을 수 있습니다.
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비디오 디스플레이 | 휴대용 레이저 용접 살펴보기
비디오 1 - 휴대용 레이저 용접기에 대해 자세히 알아보기
비디오2 - 다양한 요구 사항에 맞는 다목적 레이저 용접
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게시 시간: 2023년 5월 19일