レーザー溶接におけるシールドガスの正しい使い方

レーザー溶接では、シールド ガスは溶接の形成、溶接の品質、溶接の溶け込みおよび溶け込み幅に影響を与えます。 ほとんどの場合、シールドガスの吹き付けは溶接にプラスの効果をもたらしますが、逆効果をもたらすこともあります。

プラスの効果:

1) シールドガスを正しく吹き込むと、溶融池が酸化を減らしたり、回避したりするのを効果的に保護します。

2) シールドガスを適切に吹き込むことで、溶接プロセス中に発生するスパッタを効果的に減らすことができます。

3) 保護ガスの正しい吹き付けは、凝固時に溶融池の均一な広がりを促進し、溶接部が均一かつ美しく形成されるようにします。

4) 保護ガスを正しく吹き込むと、金属蒸気プルームまたはプラズマ雲によるレーザーへの遮蔽効果が効果的に減少し、レーザーの有効利用が向上します。

5) シールドガスを適切にブローすることで、溶接ポアを効果的に減少させることができます。

ガス種、ガス流量、ブロー方法を正しく選択すれば、理想的な効果が得られます。 ただし、シールドガスの不適切な使用も溶接に悪影響を与える可能性があります。

負の影響：

1) シールドガスの不適切なブローは、溶接不良につながる可能性があります。

2) 間違った種類のガスを選択すると、溶接部に亀裂が生じたり、溶接部の機械的特性が低下したりする可能性があります。

3) 間違ったガス吹き込み流量を選択すると、溶接部の酸化がより深刻になる可能性があります (流量が多すぎても少なすぎても)。また、外力によって溶融池の金属が著しく乱され、溶接してつぶれたり、不均一に形成されたりします。

4) 間違ったガス吹き込み方法を選択すると、溶接部に保護効果がないか、保護効果さえないか、溶接形成に悪影響を及ぼします。

5) シールドガスを吹き込むと、溶接の溶け込み深さに一定の影響があり、特に薄板を溶接する場合、溶接の溶け込み深さが減少します。

保護ガスの種類

一般的に使用されるレーザー溶接シールドガスは、主にN2、Ar、Heであり、物理的および化学的特性が異なるため、溶接への影響も異なります。

1. 窒素 N2

N2 のイオン化エネルギーは中程度で、Ar よりも高く、He よりも低くなります。 レーザーの作用下では、イオン化度は平均的であり、プラズマ雲の形成をよりよく減らすことができ、それによってレーザーの有効利用が増加します。 窒素は、特定の温度でアルミニウム合金および炭素鋼と化学的に反応して窒化物を生成する可能性があります。これにより、溶接部の脆さが増し、靭性が低下し、溶接継手の機械的特性に大きな悪影響を及ぼします。 したがって、窒素の使用はお勧めしません。 アルミニウム合金と炭素鋼の溶接部が保護されます。

窒素とステンレス鋼の間の化学反応によって生成される窒化物は、溶接継手の強度を向上させ、溶接の機械的特性の改善に役立つため、ステンレス鋼を溶接する際に窒素を保護ガスとして使用できます。

2. アルゴン

Arのイオン化エネルギーは比較的低く、レーザーの作用下でのイオン化の程度は比較的高く、プラズマ雲の形成を制御するのに役立たず、レーザーの有効利用に一定の影響を与えます。 しかし、Ar の活性は非常に低く、一般的な金属と化学的に反応することは困難です。 反応し、Ar のコストは高くありません。 さらに、Ar の密度が大きいため、溶融池の上部に沈みやすくなり、溶融池をよりよく保護できるため、従来のシールド ガスとして使用できます。

3. ヘリウム He

彼は最高のイオン化エネルギーを持ち、イオン化度はレーザーの作用下で非常に低く、プラズマ雲の形成をうまく制御できます。 これは優れた溶接シールド ガスですが、He のコストが高すぎます。 通常、このガスは量産品には使用されません。 彼は一般的に、科学研究や非常に付加価値の高い製品に使用されます。