シールドガスの役割
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、溶接の深さ、溶接の幅に影響を与えます。 ほとんどの場合、シールド ガスの吹き込みは溶接にプラスの影響を与えますが、マイナスの影響を与えることもあります。
プラスの効果
- シールド ガスを正しく吹き込むと、溶接池が酸化から効果的に保護されます。
- シールドガスを正しく吹き込むと、溶接プロセス中に発生するスパッタが効果的に減少します。
- シールドガスを適切に吹き込むことで、均一に広がった溶接溶融池の凝固が促進され、溶接形状が均一で美しいものになります。
- シールドガスを正しく吹き込むと、レーザーに対する金属蒸気プルームまたはプラズマ雲のシールド効果が効果的に低減され、レーザーの有効利用率が高まります。
- シールドガスを正しく吹き込むと、溶接シームの気孔率を効果的に減らすことができます。 ガスの種類、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、シールドガスを誤って使用すると、溶接に悪影響を及ぼす可能性があります。
悪影響は次のとおりです。
- シールドガスを誤って吹き込むと、溶接シームが不良になる可能性があります。
- 間違った種類のガスを選択すると、溶接部に亀裂が発生したり、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。
- ガス吹き込み流量の選択を誤ると、溶接部のより深刻な酸化が発生する可能性があり（流量が高すぎるか低すぎる場合）、また、外力によって溶接池金属が著しく乱され、その結果、溶接部が崩壊する可能性があります。溶接または不均一な成形。
- 吹き込むガスの選択を誤ると、溶接が保護効果を達成できなかったり、基本的に保護効果がなかったり、溶接の形成に悪影響を及ぼしたりする可能性があります。
- シールドガスへの吹き込みは溶接深さに一定の影響を及ぼし、特に薄板溶接では溶接深さが減少します。
シールドガスの種類
一般的に使用されるレーザー溶接の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、溶接シーム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のイオン化の程度は平均的であり、これによりプラズマ雲の形成がより効果的に減少し、レーザーの有効利用率が高まります。 窒素は、一定の温度でアルミニウム合金や炭素鋼と化学反応して窒化物を生成する可能性があり、これにより溶接部の脆性が増大し、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。アルミニウム合金と炭素鋼の溶接部を保護するために窒素を使用することはお勧めできません。 窒素とステンレス鋼の間の化学反応により窒化物が生成され、溶接継手の強度が向上し、溶接部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シールドガスとして使用できます。
2.アルゴンAr
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高く、プラズマ雲の形成の制御には役立たないため、レーザーの有効利用に一定の影響を与えますが、Ar の活性は非常に高いです。低いため、一般的な金属との化学反応が難しく、Arコストも高くありません。 さらに、Ar の密度が高く、溶融池の上部に沈み込みやすく、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
He のイオン化エネルギーは最も高く、レーザーの作用下ではイオン化度が非常に低いため、プラズマ雲の形成をうまく制御でき、レーザーは金属に対して良好に作用します。 しかし、He はコストが非常に高いため、大量生産品には使用されません。 通常、科学研究や非常に付加価値の高い製品に使用されます。 シールドガスの吹き込み方。
シールドガスの吹き込みには大きく分けて、サイドシャフト側シールドガス吹き込みと同軸シールドガス吹き込みの2種類があります。
一般に、保護ガスを横吹きする方法を使用することをお勧めします。
保護ガス吹き込み方式の選択原理
まず第一に、溶接部のいわゆる「酸化」は単なる通称であり、理論的には溶接部と空気中の有害成分との間の化学反応を指し、その結果溶接部の品質が低下することを明確にする必要があります。溶接、一般的には溶接金属を特定の温度で反応させ、空気中の酸素、窒素、水素などと化学反応させます。
溶接部の「酸化」を防ぐには、溶融池金属だけでなく、溶接金属が溶けてから溶融池に至るまでの全過程において、このような有害成分と高温の溶接金属との接触を減らすか回避する必要があります。金属は凝固し、その温度は一定の温度以下に下がります。
たとえば、チタン合金の溶接では、300度以上の温度で水素を急速に吸収し、450度以上で酸素を急速に吸収し、600度以上で窒素を急速に吸収するため、チタン合金は300度以下の温度で凝固して溶接します。この段階では効果的な保護効果が得られますが、そうでない場合は「酸化」してしまいます。
上記の説明から、保護ガスを吹き込むことは、溶融池を適時に保護するだけでなく、溶接直後の凝固領域を保護する必要があるため、横軸横吹き保護が一般的に使用されることが容易に理解できます。この保護方法は、同軸保護と比較して保護範囲が広く、特に溶接が凝固したばかりの領域の保護が優れているためです。
エンジニアリング用途の場合、すべての製品がサイドブローシールドガスで保護できるわけではなく、一部の特定の製品では同軸シールドガスのみが使用できるため、製品の構造と接合形状からターゲットを絞った選択が必要です。
特定の保護ガス吹き込み方法の選択
1. 直線溶接シーム
溶接シームの形状は直線であり、継手の形状は突合せ継手、重ね継手、コーナー継手、または積層溶接頭です。
2. 平面閉パターン溶接シーム
溶接シームの形状は、平面円周形状、平面多角形状、平面多分線形状等の閉パターンである。継手の形状は突合せ継手、重ね継手、積層溶接頭等がある。同軸シールドガス方式よりもこのタイプの製品が適しています。
シールドガスの選択は溶接製造の品質、効率、コストに直接影響しますが、溶接材料の多様性により、実際の溶接工程では溶接ガスの選択も複雑であり、溶接材料、溶接方法を総合的に考慮する必要があります。 、溶接位置、必要な溶接結果を把握し、溶接テストを通じてより適切な溶接ガスを選択し、より良い溶接結果を達成します。
